Analyse des Einsatzpotentials walzplattierter MnB-Cr-Stahlverbunde für das Presshärten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gerhard Hirt; Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444548865

In diesem Projekt soll ein neues Werkstoffsystem entwickelt und hinsichtlich der Einsetzbarkeit im direkten Presshärteprozess ertüchtigt werden. Statt der üblichen feueraluminierten Halbzeuge soll ein Verbundwerkstoff mit einem Kern aus einer Bor-Mangan-Legierung und einer Decklage aus Cr- bzw. Cr-Ni-Stahl hergestellt werden. Nachteile der standardmäßig eingesetzten Aluminium-Silizium-Beschichtung (AlSi-) wie eingeschränkte Heizraten, verlängerte Haltezeiten bei erhöhten Temperaturen, steigender Verschleiß und der fehlende aktive Korrosionsschutz entfallen auf diese Weise. Gleichzeitig ergibt sich ein neuer Forschungsbedarf hinsichtlich der Herstellung und Verarbeitung solcher Verbunde.Am IBF liegt der Fokus auf den physikalischen Grundlagen der Verbundherstellung. Abgeleitete Experimente unter Laborbedingungen sowie die Verwendung numerischer Werkzeuge dienen der Schaffung eines grundlegenden Verständnisses der Verbundherstellung. Erforderliche Temperaturen, Walzstiche sowie die Notwendigkeit von Vor- und Nachbehandlungen werden ermittelt und fördern die prozesssichere Herstellung von Halbzeug. Im späteren Projektverlauf wird die Auslegung bzw. Fertigung von Verbunden mit unsymmetrischen Decklagen sowie unterschiedlichen Decklagenwerkstoffen angestrebt, wodurch flexible und belastungsangepasste Halbzeuge ermöglicht werden.Beim IUL liegt der Fokus auf der prozesssicheren Verarbeitung der Verbundwerkstoffe im Presshärteprozess. Ausgehend von der tribologischen und mechanischen Charakterisierung der einzelnen Werkstoffe werden die Randbedingungen für den Prozess durch experimentelle und numerische Untersuchungen erforscht. Die Bewertung der hergestellten Verbunde unter Presshärtebedingungen liefert Informationen über Eignung der Verbundhaftung während der Warmumformung bzw. im pressgehärteten Zustand. Die Auslegung eines Demonstratorbauteils, bei der gezielt die Einflüsse der elektrischen und konventionellen Erwärmungsmethoden auf den Prozess und die Produkteigenschaften untersucht werden, sowie die Ermittlung von Bauteileigenschaften bilden abschließende Arbeitsinhalte der ersten Förderperiode.Synergien zwischen den Forschungsstellen ergeben sich in der Ermittlung der plastomechanischen Eigenschaften sowie der numerischen bzw. experimentellen Bestimmung des Zeit-Temperatur-Umwandlungverhaltens. Insbesondere durch das abweichende Verhalten der beiden Verbundpartner ist mit zeitversetzten und durch interne Spannungen beeinflusste Gefügeumwandlungen zu rechnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Christian Löbbe