Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Einfluss der Dehnrate auf das Umformpotenzial von 5xxx-Aluminiumblechlegierungen

Für eine vermehrte Verwendung von 5xxx-AlMg(Mn)-Blechlegierungen im Karosseriebau als Ersatz für 6xxx-AlMgSi-Legierungen sprechen die kostengünstigere Halbzeugherstellung, stabilere Werkstoffzustände, die bessere Umformbarkeit bei Raumtemperatur (RT) ohne zusätzliche Wärmebehandlung und das gute Verformungsvermögen im Crashfall. Dennoch werden 5xxx-Aluminiumlegierungen aufgrund ihrer Neigung zur Fließfigurenbildung (PLC-Effekt) während des Umformens heute nicht für die Fertigung designprägender Außenhautteile im Karosseriebau eingesetzt. Aktuell verfügbare Veröffentlichungen weisen aber darauf hin, dass der PLC-Effekt durch eine Erhöhung der Umformgeschwindigkeit unterdrückt werden kann. In diesem Projekt werden daher fließfigurenfreie Prozessfenster in Abhängigkeit von der Dehnrate ermittelt, um das Leichtbaupotential der 5xxx-Aluminiumlegierungen für die Herstellung von sowohl Struktur- als auch dekorativen Bauteilen in Zukunft besser nutzen zu können. Darüber hinaus wird das dehnratenabhängige Werkstoffverhalten der untersuchten Aluminiumlegierungen beim Umformen experimentell und numerisch analysiert. Hierfür wird das Verformungsverhalten bei ein- und mehrachsiger Zug- und Scherbelastung und bei Dehnraten von quasistatisch bis dynamisch untersucht. Weiterhin werden neben FLC-Kurven vor allem neuartige PLC-Kennkurven in Abhängigkeit der Dehnrate definiert und in die Umformsimulation bzw. einen kommerziellen FE-Code implementiert. Die Simulationsergebnisse werden dann anhand von Musterbauteilen validiert, die mit unterschiedlichen, produktionsrelevanten Umformgeschwindigkeiten erzeugt werden. Die Forschungsergebnisse dieses Vorhabens sind für KMU der metallverarbeitenden Industrie von besonderem Interesse, da sie z. B. durch Kosteneinsparungen beim Materialeinkauf, sortenreines Recycling durch Vermeidung von Materialmix, günstigere Fertigung von Aluminiumblechbauteilen bei RT und von zuverlässigeren Kennwerten profitieren können.