Extensions of the FE-tool for the simulation of the bond strength at the joining interface of aluminium alloys during mulit-pass hot roll bonding

Verbundmetalle gewinnen heutzutage wegen ihrer maßgeschneiderten mechanischen, chemischen, thermischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften stetig an Interesse. Das Walzplattieren wird in der Industrie wegen seiner hohen Effizienz, guten Adaptivität und geringen Kosten häufig zur Herstellung von Verbundmetallen eingesetzt. Verschiedene Metallschichten werden durch Druck und plastische Verformung im Walzspalt verbunden. Nach dem Walzspalt könnten die verbundenen Metalle bei ungünstigen Bedingungen oder schlechten Verbundeigenschaften der gewählten Werkstoffkombination delaminieren.
Die Prozessauslegung beim Walzplattieren basiert meist auf Erfahrungen und Experimenten, was zu einer langen Entwicklungsphase und einer Verschwendung von Material und Energie führen kann. Daher werden Strategien und Methoden für die Prozesssimulation des Walzplattierens entwickelt und eingesetzt.
In der letzten Zeit wurde ein semi-empirisches Verbundmodell für die Werkstoffkombination AA6xxx/AA8xxx entwickelt und von Dr. Alexander Krämer auf Basis der Ergebnisse der Kegelstumpfversuche am Institut für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen für das Warmwalzplattieren parametrisiert. In diesem Modell wird das Verhältnis zwischen der Verbundfestigkeit und der Fließspannung mit der Temperatur, der Oberflächenvergrößerung, der Durchlaufzeit usw. in Beziehung gesetzt. Mit diesem Modell können die Bildung des Verbunds, die Entwicklung der Verbundfestigkeit während des Prozesses und das mögliche Versagen des Verbunds unter verschiedenen Spannungen genau beschrieben werden.
Daher sind Kerne der vorliegenden Arbeit zum einen die Erweiterung des allein durch das Abaqus-Subroutine UINTER erstellten FE-Grundgerüsts zur Implementierung des semi-empirischen Verbundmodells und zum anderen die Entwicklung eines gekoppelten mechanisch-thermischen Modells für die Prozesssimulation des Walzplattierens am Beispiel der Werkstoffkombination AA6xxx/AA8xxx.