Kaltverformung


Kaltverformung

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Bisher sind keinerlei Quellen angegeben. --DF5GO 10:53, 26. Aug. 2012 (CEST)

Kaltverformung bezeichnet die Verformung von Metallen bei einer Temperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Kaltverformung unterscheidet sich von Kaltumformung dadurch, dass die Formänderung ungezielt eingebracht wird (z. B. beim Crash eines Automobils). Umformen ist eine gezielte plastische Formänderung, etwa zur Formgebung eines Bauteils.

Die sich während der plastischen Verformung erhöhende Versetzungsdichte führt zu einer erhöhten Wahrscheinlichkeit, dass sich Versetzungen bei ihrer Bewegung treffen und dadurch gegenseitig behindern. Entsprechend ist zur Weiterverformung eine größere Spannung notwendig, was sich in einer Zunahme von Dehngrenze und Festigkeit bemerkbar macht. Man bezeichnet dieses Verhalten auch als Kaltverfestigung. Die Versetzungsdichte kann bis zu $ 10^{-12}m^{-2} $ betragen. Die Festigkeit eines Werkstoffs kann zusätzlich durch einfache Vorverformung erhöht werden. Dies wird z. B. beim Walzen oder beim Drahtziehen ausgenutzt.

Außerdem sorgt die Kaltverfestigung dafür, dass die Fließkurve eines Metalls im plastischen Bereich ansteigt. Wenn man das Material nach der plastischen Verformung wieder entlastet, so folgt die Spannungs-Dehnungs-Kurve einer zur elastische Geraden parallelen Linie. Nun ist die Fließgrenze bei einer erneuten Belastung entsprechend heraufgesetzt. Beim Belasten läuft die Spannungs-Dehnungs-Kurve idealerweise auf der selben Gerade wie bei der Entlastung. Die Dehnung bis zur Einschnürung bzw. bis zum Bruch ist entsprechend verringert. Das heißt, dass das Material hat an Duktilität verloren.

Die Erhöhung der Fließgrenze durch die Versetzungshindernisse kann man berechnen durch:

$ \Delta \sigma_v=k_vMGb\sqrt{\rho} $

Hierbei ist $ k_v $ der Vorfaktor für Verformungsverfestigung (normalerweise $ k_v \approx 0,1...0,2 $); $ M $ der Taylorfaktor; $ G $ der Schubmodul und $ \rho $ die Versetzungsdichte. Ein Vorteil der Verformungsverfestigung ist, dass sie leicht realisiert werden kann und häufig ein Nebenprodukt des Herstellungsprozesses ist, z. B. beim Tiefziehen von Stahlblechen für Karosserieteile. Da die Kaltverfestigung eine starke Verringerung der Duktilität zur Folge hat, eignet sie sich nur nur für Werkstoffe, die bereits eine hohe Duktilität besitzen. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Verfestigung bei Temperaturerhöhung (etwa durch Schweißen) durch Erholungsprozesse wieder verloren geht. Dabei werden die Gitterfehler abgebaut und die erhöhte Festigkeit des Metalls nimmt wieder ab.

Literatur

  • Joachim Rösler, Harald Harders, Martin Bäker: Mechanisches Verhalten der Werkstoffe. B.G. Teubner Verlag / GWV Fachverlage GmbH 2006, ISBN 978-3-8351-0008-4