Verbesserung der Umformbarkeit von stranggepressten Aluminiumprofilen durch lokale Kurzzeitwärmebehandlung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Olaf Keßler; Professorin Dr.-Ing. Marion Merklein
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 246974870

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Erweiterung der Formgebungsgrenzen und die definierte Einstellung mechanischer Bauteileigenschaften von gebogenen Aluminiumstrangpressprofilen durch eine maßgeschneiderte lokale Kurzzeitwärmebehandlung vor der Umformung. In der ersten Projektphase konnten nachfolgende Projektziele zur Fertigung von Tailor Heat Treated Profiles (THTP) aus der Aluminiumlegierung 6060 T4 erreicht werden.Für die Charakterisierung der Mikrostrukturänderungen beim Rückglühen mittels Kurzzeitwärmebehandlung wurde eine neuartige kalorimetrische Methode entwickelt. Die mechanischen Eigenschaften nach Kurzzeitwärmebehandlung wurden in Abhängigkeit von der Aufheizmethode und nachfolgenden Auslagerung charakterisiert. Die Mikrostrukturänderungen beim Rückglühen mittels Kurzzeitwärmebehandlung wurden mit den Veränderungen der mechanischen Eigenschaften korreliert. Im kontinuierlichen Zeit-Auflösung-Diagramm der Legierung 6060 T4 wurde ein Prozessfenster für THTP identifiziert. Sowohl für die Abbildung der Biegeumformung, als auch für die Laserwärmebehandlung des THTP-Prozesses wurden Simulationsmodelle mittels LS-DYNA aufgestellt und perspektivisch gekoppelt. Ein Prüfstand zum Biegen von THTP mit in-situ Verformungsmessung wurde aufgebaut und dazu verwendet erste Profile umzuformen. Diese wurden charakterisiert und ein Abgleich mit den numerisch, ermittelten Ergebnissen erstellt.Aufbauend auf den Erkenntnissen der ersten Projektphase lassen sich neue Themenfelder ableiten, die im Rahmen weiterer Untersuchungen erschlossen werden sollen. Der Fokus der 2. Phase des Projektes liegt zum einen auf einer Erweiterung des grundliegenden Verständnisses der Wirkzusammenhänge zwischen Kurzzeitwärmebehandlung, mikrostrukturellen Gefügeänderungen und dem resultierenden mechanischen Eigenschaftsprofil. Zum anderen soll eine Erhöhung der numerischen Abbildungsgenauigkeit durch die Verwendung komplexerer Materialmodelle und exakterer Beschreibung der thermo-mechanischen Vorgänge während der Wärmebehandlung erfolgen. Dies erfordert die Berücksichtigung anisotroper Eigenschaften von THTP sowie die Berücksichtigung lokal unterschiedlicher Abkühlgeschwindigkeiten bei der Kurzzeitwärmebehandlung. Weiterhin soll die höherlegierte und höherfeste Aluminiumlegierung 6082 T4 mit deutlich anderer Auflösungs- und Ausscheidungskinetik untersucht werden sowie eine Stabilisierungsbehandlung zum Erhalt des Warmauslagerungspotenzials eingeführt werden. Schließlich sollen Temperaturgradienten über die Profilwandstärke und Eigenspannungen resultierend aus der Kurzzeitwärmebehandlung für die Prozessauslegung berücksichtigt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen