Innovationen mit den optimalen Werkstoffen Berechnen von Werkstoffdaten für die Praxis

Transkript

1 Wir bringen unsere Kunden _einen Schritt weiter durch Technologie, Innovation und Nachhaltigkeit. Innovationen mit den optimalen Werkstoffen Berechnen von Werkstoffdaten für die Praxis Uwe Diekmann Hannover, d

2 Agenda Einführung und Kurzvorstellung Metatech Motivation Werkstoffsimulation JMatPro Practical Software for Materials Properties JMatPro Aluminium Gleichgewicht, Metastabile Phasen Ausscheidungen (CCT/TTT) Thermophysikalische Eigenschaften Beispiel Erstarrungssimulation Zusammenfassung

3 Unser Angebot: Ressourceneffizienz + Werkstoffdatensysteme Beratungs- und Entwicklungsleistungen Verbesserte Ressourceneffizienz (Energie + Material) Produktivität und Qualität Beispiel ARUP OLF Werkstoffdatensysteme Berechnung von Werkstoffdaten Werkstoffdatenbanken Werkstoffentwicklung

4 Werkstoffdaten Grundlage für Produkt-Innovationen Materials Simulation Materials Databases Materials Testing JMatPro

5 Motivation: Berechnen von Werkstoffeigenschaften Vorhersage von Eigenschaften für die Produktentwicklung Optimierung von Ressourceneffizienz und Performance Abschätzung der Auswirkungen multivariater Analysenschwankungen Sicherstellung konsistenter Randbedingungen für die FEM-Simulation Simulation für die Simulation Aufbau von Modell-basiertem Werkstoff-Know-how Ergänzung/Absicherung von diffusem Erfahrungswissen -> Effizienzsteigerungen/Kostensenkungen in Entwicklung und Produktion

6 Calphad: Calculation of Phase Diagrams Quelle: The CalPhaD Approach (NIST)

7 JMatPro Hintergrund Calphad Community Thermotech Ltd. (Nigel Saunders) Calphad Datenbanken Al-DATA Mg-DATA Fe-DATA Ni-DATA NiFe-Super Ti-DATA TiAl-DATA 1990 Sente Software Ltd. (Jean-Philippe Schillé) 1998 JMatPro Software Thermodynamik Berechnung von Eigenschaften 2001

8 JMatPro Java based Materials Properties Software Kostenlose Demo-Version unter

9 Thermodynamik mit JMatPro Al Datenbank Thermotech Al-Datenbank in JMatPro V Umfangreiche Datenbasis für stabile und metastabile Phasen

10 JMatPro in der Übersicht Berechnung stabiler und metastabiler Phasengleichgewichte Calphad Physikalische Modelle Berechnung von Eigenschaften der Phasen als Funktion von Temperatur und Zusammensetzung Werkstoffe: Al-alloys Co-alloys Mg-alloys Fe-based alloys Ni-based superalloys Ti-based alloys Zr-based alloys FEA Exporter: Berechnung von Werkstoffeigenschaften als Funktion von Phasenanteilen und Morphologie mit Mischungsregeln Datenexport zu FEM Werkzeugen Ansys Forge Deform, Deform HT Simufact Magma, etc. Excel, Clipboard

11 Daten aus JMatPro (Auswahl) 1. Stable and metastable phase equilibria - Step temperature calculation - Step concentration calculation 2. Physical and thermophysical properties - Enthalpy, Cp, Latent heat - Volume change, density, and solidification shrinkage - Thermal expansion coefficients - Thermal conductivity and diffusivity - Electrical conductivity and resistivity - Liquid viscosity and surface tension - Young s, bulk and shear modulii 3. Microstructure evolution during processing - Solidification, Precipitation, Phase transformations, TTT, CCT, TTA 4. Mechanical properties - Strength & hardness, - Creep, - Stress-strain curves

12 Eingabemaske Aluminium-Modul in JMatPro

13 Phasengleichgewichte von 7075

14 Beispiel Detailanalyse: Zusammensetzung der Phase Al7Cr

15 Beispiel: Thermophysikalische Eigenschaften 7075

16 Berechnung Metastabiler Phasengleichgewichte

17 Homgenisierung von Guss-Gefügen

18 Zeit-Temperatur-Ausscheidungsdiagramme für Al-Legierungen

19 Beispiel für ein isothermes Zeit-Temperatur-Ausscheidungsdiagramm

20 Praktische Beispiele

21 Fraction solid vs. temperature plots for various Al-alloys

22 Auswirkungen von Analysenschwankungen auf Kennwerte

23 Auswirkungen der Analysenschwankungen im Guss Qualität und Machbarkeit hängen auch von Schwankungen innerhalb bestehender Analysengrenzen ab

24 Zusammenfassung Die Berechnung von Phasendiagrammen und Werkstoffeigenschaften ist heute in der industriellen Praxis einsetzbar JMatPro ist ein ausgereiftes Produkt und basiert auf langjährigen praktischen Industrieerfahrungen im Calphad-Umfeld JMatPro zeigt im praktischen Einsatz eine sehr gute Zugänglichkeit auch für Gelegenheitsnutzer und überzeugt durch robuste und schnelle Algorithmen sowie sehr gutes Post-Processing JMatPro beschleunigt Entwicklungsprozesse und hilft bei der Steigerung der Ressourceneffizienz -> Kostensenkung für Material und Energie! Nutzen Sie die Gelegenheit für eine Vorführung an unserem Stand

25 Vielen Dank für Ihr Interesse! Metatech GmbH Lünener Straße 211/212 D Kamen Tel: + 49 (0) Fax + 49 (0) contact@meta-tech.de