Spannung in Aluminiumschmiedeteilen

Aluminiumschmiedestücke erzeugen während des Schmiedeprozesses eine Vielzahl von Spannungen, darunter hauptsächlich thermische Spannungen, Phasenwechselspannungen und Schrumpfspannungen. Diese Spannungen wirken sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitungsgenauigkeit von Aluminiumschmiedestücken aus.

‌ Wärmespannung ‌: Wärmespannung wird durch die unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeit verschiedener Teile des Gussstücks verursacht. Während des Schmiedeprozesses von Aluminiumlegierungen kühlen verschiedene Teile des Gussstücks unterschiedlich schnell ab, was zu Druckspannungen in dünnen Wänden und Zugspannungen in dicken Wänden führt, was wiederum zu Eigenspannungen im Gussstück führt.

‌ Phasenwechselspannung ‌: Phasenwechselspannung ist die Volumenänderung, die durch die Phasenänderung der Aluminiumlegierung während des Abkühlprozesses verursacht wird. Aufgrund der ungleichmäßigen Wandstärke von Aluminiumgussteilen unterliegen verschiedene Teile zu unterschiedlichen Zeiten einem Phasenwechsel, was zu Änderungen der Volumengröße und damit zu Phasenwechselspannungen führt.

‌ Schrumpfspannung ‌: Schrumpfspannung ist die Zugspannung, die durch die Verstopfung von Form und Kern beim Schrumpfen des Aluminiumgussteils entsteht. Diese Spannung ist vorübergehend und löst sich beim Auspacken des Aluminiumgussteils von selbst auf. Wenn die Auspackzeit jedoch nicht angemessen ist, kann es zu thermischen Rissen kommen.

Methoden zur Stressbeseitigung
Um diese Belastungen zu beseitigen, können folgende Methoden angewendet werden:

„Alterungsbeseitigungsmethode“: Durch die Durchführung einer Alterungsbehandlung bei einer niedrigeren Temperatur kann die Restspannung im Aluminiumlegierungsblech nach dem Abschrecken entspannt und abgebaut werden.
‌Mechanisches Streckverfahren‌: Durch die Anwendung einer dauerhaften plastischen Zugverformung überlagern sich die Zugspannung und die ursprüngliche Abschreckeigenspannung und es kommt zu einer plastischen Verformung, wodurch die Eigenspannung‌ beseitigt wird.
‌Formkaltpressverfahren‌: Durch die Durchführung einer begrenzten Kaltformung in einer speziellen Fertigform wird die Eigenspannung in den komplex geformten Gesenkschmiedeteilen aus Aluminiumlegierung‌ reduziert.
‌Wärmebehandlung‌: Durch Veränderung der Kristallstruktur des Aluminiumteils durch Erhitzen und Abkühlen, wodurch sich seine physikalischen Eigenschaften ändern und innere Spannungen eliminieren.
„Kaltverformung“: Form und Struktur des Aluminiumteils durch mechanische Kraft verändern und dadurch innere Spannungen eliminieren.