Formhärteverfahren zur Beeinflussung der Schwingfestigkeit von Blechen dickerer Wandstärke

Finanzierung: Aif über die Forschungsvereinigung Stahlanwendung (FOSTA e.V.)

Laufzeit: 01.04.2022 bis 31.03.2024

Der Einsatz formgehärteter Bauteile im Automobilbau hat in den vergangenen Jahren signifikant zugenommen und wird in Anbetracht der anhaltend steigenden Anforderungen an die Leichtbaugüte von Fahrzeug- und Nutzfahrzeugkarosserien weiter zunehmen. Das Warmumformverfahren Formhärten (bzw. Presshärten) hat sich bei der Herstellung von Strukturteilen der Karosserie, wie z.B. A- und B-Säulen, Dachrahmen oder Teilen der Bodengruppe etabliert. Bei diesem Verfahren kommen meist Mangan-Bor-Stähle (vornehmlich 22MnB5 mit AlSi-Beschichtung) zum Einsatz, die vor der Umformung in einem Ofen erwärmt werden. Während des Umformprozesses wird der Werkstoff schnell abgekühlt und erreicht infolge der damit einhergehenden martensitischen Gefügeumwandlung Festigkeiten von mehr als 1.500 MPa.

Die konduktive Erwärmung zur Anwendung für die Warmumformung wurde in den letzten Jahren maßgeblich durch das Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Leibniz Universität Hannover weiterentwickelt. Im Vergleich zur konventionellen Erwärmung im Rollenherdofen Ofen kann eine Energieeinsparung von bis zu 74 % realisiert werden.

Die in Nutzfahrzeugen eingesetzten Stahlgüten müssen aufgrund langer Produktlebenszyklen neben einer hohen statischen Festigkeit auch eine gute Langzeitfestigkeit aufweisen. Die Arbeitshypothese dieses Forschungsvorhabens ist, dass durch eine definierte Zwischenkühlung der Formplatinen nach dem Erwärmungsvorgang, die Gefüge- und Eigenspannungsverteilung über den Blechquerschnitt gezielt eingestellt werden kann, um die Langzeitfestigkeit der Bauteile positiv zu beeinflussen. Die zu untersuchenden Prozessparameter werden mit Hilfe von Werkstoffproben hinsichtlich ihres Einflusses auf die Zeit- und Langzeitfestigkeit charakterisiert. Basierend auf günstigen Prozessparametern wird ein Lebensdauerberechnungskonzept entwickelt, welches anhand von bauteilähnlichen Proben validiert wird.