Was ist Flow Stress?
Unter Berücksichtigung eines Maßes für die Spannung, die bewirkt, dass das Material in eine Richtung fließt, wird die Fließspannung zur Charakterisierung von Umformmaschinen verwendet. Das Walzen von Blechen erfordert je nach Art des zu bearbeitenden Materials ein bestimmtes Maß an Kraft und Drehmoment. Andere Umformverfahren wie Schmieden, Extrudieren und Schmelzen wirken sich ebenfalls auf das Spannungsniveau aus. Eine Fließspannungskurve gibt an, wie elastisch ein bestimmtes Material ist und wie lang es werden kann, bevor es seine maximale Zugfestigkeit erreicht. Wann das Material ausfällt, ist bei der Verarbeitung von Metallen wichtig.
Die Temperatur wirkt sich auf die Fließspannung des Stahls aus, die typischerweise abnimmt, wenn ein Material weicher wird, wenn es heißer wird. Die Spannung steigt auch in einem Metall an, das beim Erhitzen die Phasen ändert, sowie wenn ein Material während einer Temperaturänderung rekristallisiert. Rekristallisation und Temperaturänderungen erhöhen auch die Belastung des Materials, was direkt mit einem Anstieg der Fließspannung korreliert. Ebenso wie die Korngröße und andere Änderungen in der Natur der Körner, wenn sich die Temperatur und der Metallzustand während des Metallformungsprozesses ändern.
Die chemische Zusammensetzung des Stahls, seine Kristallstruktur sowie die Reinheit seines Aufbaus sind Faktoren, die seine Fließspannung beeinflussen. Die Wärmebehandlung von kaltgeformtem Stahl erhöht den Spannungszustand drastisch, ebenso wie Änderungen der Härte und Weichheit des Metalls während der Verarbeitung. Eine Materialprobe wird einem Zugversuch unterzogen, und anhand von Daten zur Zugfestigkeit wird die Fließspannung des Stoffes bestimmt. In diesem Fall beeinflusst der Zustand der Probe die Eigenschaften des gesamten Stahlblechs, von denen die Umformspezialisten glauben, dass es bricht.
Ein bestimmtes Spannungsflussdiagramm wird verwendet, um die Beziehung zwischen einem Parameter und der Flussspannung grafisch darzustellen. Das Diagramm hilft, diese Zusammenhänge unter bestimmten Umständen zu verstehen und festzustellen, welche Techniken für die Art des verwendeten Materials geeignet sind. Basierend auf Daten aus verschiedenen Experimenten, die Forscher durchgeführt haben, sind die Fließspannungseigenschaften verschiedener Stahlsorten bekannt. Mathematische Gleichungen werden auch verwendet, um das Spannungsniveau basierend auf einer Vielzahl von Faktoren abzuschätzen. Die Grenzen eines bestimmten Materials sind wichtig, damit die Hersteller bei der Auswahl der richtigen Umformausrüstung Bescheid wissen, damit qualitativ hochwertige Stahlprodukte kostengünstig hergestellt werden können.