Erzeugung von Bereichen mit reduzierter Festigkeit an formgehärteten Bauteilen mittels einer Temperierungsstation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens; Dr.-Ing. Florian Nürnberger
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313453754

Das Transferprojekt soll die Methodik einer lokalen Temperierung austenitisierter Werkstoffe vor oder zwischen einzelnen Umformschritten zur gezielten Einstellung einer erwünschten Mikrostruktur in eine praxisnahe Anwendung am Beispiel des Formhärtens überführen. Mittels der Technologie einer Zweiphasenspraykühlung sollen in Zusammenarbeit mit dem Kooperationspartner, der Volkswagen AG, gradierte Materialeigenschaften in Formhärtebauteilen basierend auf lokal angepassten Mikrostrukturen erzielt werden. Formgehärtete Bauteile, die Bereiche mit lokal reduzierter Festigkeit aufweisen, zeigen eine gesteigerte Fügbarkeit und erleichtern den Beschnitt. Im beantragten Transferprojekt soll die Mikrostrukturanpassung durch eine gezielte Vorkühlung lokal begrenzter Bauteilbereiche vor dem eigentlichen Formhärtevorgang erfolgen. Zur Auslegung einer derartigen Vorkühlung mittels Zweiphasenspray und einer gleichzeitigen Temperierung nicht zu kühlender Bauteilbereiche auf Temperaturen oberhalb Ac3 soll eine geeignete Temperierungseinheit entwickelt werden. Dazu kann auf numerische Simulationsmodelle und Erfahrungen aus dem derzeit geförderten Vorgängerprojekt ("Entwicklung einer mikrostrukturgerechten Schmiedetechnologie für Kurbelwellen") zurückgegriffen werden. In den vorgekühlten Bereichen soll zunächst eine Temperatur im Bereich der Bainitstufe oder ggf. Perlitstufe eingestellt werden, um vorzugsweise eine bainitische Gefügeumwandlung während der anschließenden gleichförmigen Abkühlung im Formhärtewerkzeug zu erzeugen. Bereiche, die aus einem Temperaturniveau oberhalb von Ac3 abgeschreckt werden, erfahren durch die Abkühlung im Formhärtewerkzeug hingegen eine martensitische Umwandlung. Vorteilhaft bei dieser Vorgehensweise ist, dass keine lokal temperierten Formhärtewerkzeuge erforderlich sind und sich kurze Haltezeiten beim Formhärten realisieren lassen. Letztendlich soll die praxistaugliche Einsatzfähigkeit der Temperierungsstation für die lokale Ausbildung von unterschiedlichen Gefügen durch lokale Abkühlung bei gleichzeitiger lokaler Aufrechterhaltung des austenitisierten Zustands der Platinen, nachgewiesen werden. Seitens der Leibniz Universität Hannover erfolgen die Auslegung der Temperierungsstation und das Formhärten am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen und die Entwicklung der Vorkühlvorrichtung und die Mikrostrukturcharakterisierung am Institut für Werkstoffkunde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Volkswagen AG; Konzernforschung Metalle (K-EFW/M)