Einstellen eines ultrafeinen Gefüges bei Schmiederohteilen durch Querkeilwalzen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Malte Stonis
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410149732

Durch Querkeilwalzen herstellbare Vorformen werden in der Schmiedeindustrie zu verschiedensten Bauteilen weiterverarbeitet. Die Vorformen zeichnen sich durch wenig Materialüberschuss bzw. eine hohe Materialeffizienz aus. Durch die zusätzliche, gute Implementierbarkeit in die Industrie ist Querkeilwalzen im Gegensatz zu Verfahren wie ECAE bereits erfolgt.Ein ultrafeines Gefüge weist im Vergleich zu einem Gefüge mit gröberem Korn verbesserte, mechanische Eigenschaften wie eine erhöhte Festigkeit und Duktilität auf. Bauteile mit einem ultrafeinen Gefüge können entsprechend gewichtsreduziert ausgelegt werden, wodurch weniger Material während der Herstellung verbraucht wird. Das eingesparte Gewicht verursacht einen geringeren Energieverbrauch während der Herstellung und bei bewegten Bauteilen zusätzlich während des Einsatzes wie beispielsweise im Verbrennungsmotor. Mit dem Verfahren Querkeilwalzen sowie mit den Eigenschaften eines ultrafeinen Gefüges kann durch die Kombination der Materialeffizienz mit der gewichtsreduzierten Auslegung ein hoher Grad an Energieeinsparung erfolgen. Das Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung eines Querkeilwalzprozesses durch den ein ultrafeines Gefüge bei Schmiederohteilen derart einstellbar ist, dass der Prozess in industrielle Prozessketten integrierbar ist. Die angestrebte Korngröße des Walzteils sollte gleich der mit ECAE erreichbaren Korngrößen sein. Final sollen Gefügeeigenschaften wie die mittlere Korngröße auf zurückzuführen sein.Zur Erreichung des Ziels werden drei untergeordnete Teilziele verfolgt. Das erste Teilziel besteht aus der Entwicklung eines geeigneten Querkeilwalzprozesses, mit dem zylindrische Walzteile herstellbar sind. Die Konstruktion soll neben einer erfolgreichen Umformung eine systematische Variation der Geometrieparameter zulassen. Im zweiten Teilziel soll eine Abhängigkeit des Querkeilwalzprozesses von Prozessparametern wie Umformgeschwindigkeit oder Werkstücktemperatur ermittelt werden. Das dritte Teilziel besteht aus der Bestimmung von Abkühlbedingungen, welche die Bildung eines ultrafeinen Gefüges mithilfe der beim Querkeilwalzen erzeugten Keime ermöglicht. Dazu sollen geeignete Abkühlmedien und -geschwindigkeiten gefunden werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens