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Investigations on Residual Stress Generation in Extruded Steel Components

  • Andreas Jobst
  • Christoph Kiener
  • Marion Merklein
Conference paper

Abstract

During the forming of components, inhomogeneous stress conditions lead to residual stresses, which influence the operating behaviour of the manufactured part. Compressive residual stresses generally have a positive effect, while tensile residual stresses reduce the fatigue strength and facilitate crack initiation. Full forward extrusion has been established as an industrial manufacturing technique, where cylindrical billets are formed in the die and ejected in opposite direction. In order to influence the residual stresses state, it is essential to know about its formation. A basic understanding is created by separate investigation of the forming and the ejection step. In the context of this paper, singlephase ferritic stainless steel X6Cr17 and ferritic-austenitic duplex steel X2CrNi- MoN22-5-3 are used. The quantification of the residual stresses states is carried out by X-ray diffractometry, for which a measurement method for duplex steel is validated. The influence of forming and ejection is determined separately by manufacturing components with and without an ejection operation.

Untersuchungen zur Eigenspannungsentstehung in fließgepressten Stahlbauteilen

Abstract

Bei der umformtechnischen Bauteilherstellung erzeugen inhomogene Spannungszustände Eigenspannungen im Bauteil, welche dessen Betriebsverhalten beeinflussen. Druckeigenspannungen haben positive Auswirkungen, während Zugspannungen die Dauerfestigkeit verringern und Rissinitiierung begünstigen. Beim Voll-Vorwärts-Fließpressen entstehen sie durch inhomogene Spannungszustände während der plastischen Verformung des Werkstoffs. Sowohl bei Umformung als auch beim Auswerfen des Bauteils werden daher Spannungen eingebracht. Im Rahmen dieses Beitrags wird durch Untersuchung der einzelnen Prozessschritte ein grundlegendes Verständnis zur Eigenspannungsentstehung geschaffen. Dazu werden der ferritische Edelstahl X6Cr17 und der Duplex-Stahl X2CrNiMoN22-5-3 untersucht. Die Eigenspannungszustände werden röntgenographisch ermittelt, weshalb eine Messmethodik für Duplex-Stahl validiert wird.

Der Einfluss der einzelnen Prozessschritte wird durch Herstellung von Bauteilen mit und ohne Auswerfen bestimmt.

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Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2019

Authors and Affiliations

  • Andreas Jobst
    • 1
  • Christoph Kiener
    • 1
  • Marion Merklein
    • 1
  1. 1.FAU Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für FertigungstechnologieErlangenGermany

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