Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Formhärteverfahren zur Beeinflussung der Schwingfestigkeit von Blechen dickerer Wandstärke

 

Vor dem Hintergrund steigender Umweltauflagen und Sicherheitsanforderungen wird zukünftig auch im Nutzfahrzeugsektor vermehrt die Umsetzung von Leichtbaustrategien gefordert. Warmumgeformte ultrahochfeste Stähle, wie im Automobilkarosseriebau etabliert, werden im Fahrgestellrahmen von Nutzfahrzeugen bisher nicht berücksichtigt. Die Substitution der in diesem Bereich üblicherweise eingesetzten Feinkornbaustähle mit Blechdicken von bis zu 9 mm, durch dünnere, ultrahochfeste Güten, bietet ein enormes Gewichteinsparpotential. Voraussetzung hierfür ist eine ausreichende Langzeitfestigkeit der Fahrgestellbauteile. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll daher ein modifiziertes Formhärteverfahren qualifiziert werden, welches es ermöglicht, die Langzeitfestigkeit des Mangan-Bor-Stahles 22MnB5 positiv zu beeinflussen. Mittels einer dem Umformprozess vorgelagerten Zwischenkühlung ist es möglich, einen über die Blechdicke der Formplatinen optimierten Eigenschaftsverlauf einzustellen, welcher einer Rissinitiierung und Rissausbreitung entgegenwirkt. Dieser setzt sich zusammen aus oberflächennahen, durch Eigenwärme angelassenen Martensit mit induzierten Druckeigenspannungen sowie einem duktileren Blechkern. Eine geeignete Kombination dieser Eigenschaften wird innerhalb der ersten Arbeitspakete mittels einer Parameterstudie an Plattenproben und umfassenden Schwingversuchen ermittelt. Um die aus der höheren Blechdicke resultierende längere Erwärmungsdauer zu reduzieren, wird dabei die konduktive Erwärmung eingesetzt werden. Zur Überprüfung der industriellen Anwendbarkeit erfolgt anschließend die Herstellung von Demonstratorbauteilen. Daran erfolgen Untersuchungen zur Umformbarkeit sowie Betriebsfestigkeitsuntersuchungen, auf deren Grundlage zum Abschluss des Vorhabens ein Lebensdauerberechnungskonzept entwickelt wird. Das bei Erfolg des Vorhabens neu geschaffene Bauteilspektrum bietet insbesondere für Zulieferer-KMU ein enormes Umsatzpotential.