Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Herstellung und Weiterverarbeitung dünner Al/Mg/Al-Verbundbleche

Zur wirtschaftlichen Fertigung von korrosionsbeständigen Halbzeugen aus dünnen Al/Mg-Verbundblechen ist eine prozesssichere und reproduzierbare Walzplattiertechnologie notwendig. Hierzu muss das bereits grundlegend erstellte Prozessfenster für die generelle Realisierbarkeit derartiger Sandwichverbunde auf dünnere Deckschicht- und Gesamtdicken adaptiert werden. Als Vormaterial für die Versuche und Plattierungen soll gießgewalztes Magnesiumband/-blech der Legierung AZ31 von der TwinRollCasting-Anlage des Instituts für Metallformung der TU Bergakademie Freiberg genutzt werden, während das Aluminium als marktübliches Halbzeug durch den PA zur Verfügung gestellt wird. Ziel des Walzplattierens ist das Erzeugen eines homogenen Schichtverbundes mit gleichmäßiger Lagen- und Gesamtverbunddicke. Gleichzeitig muss die vor Korrosion schützende, dünne Aluminiumdeckschicht auch nach einer umformenden Weiterverarbeitung fest am Kernmaterial haften. Das verbesserte Eigenschaftsprofil des plattierten Verbundes im Vergleich zu monolithischem Magnesiummaterial lässt sich durch Tribologieversuche und den Salzsprühnebeltest unmittelbar nachweisen.

Für eine fehlerfreie Folgeverarbeitung und Anwendung des Fertigproduktes ist die Optimierung der Haftfestigkeit von zentraler Bedeutung. Für die walzplattierten Al/Mg-Verbunde ist das Verhalten über die unterschiedlichen Fertigungsschritte hinweg bislang weitestgehend unbekannt. Zentrale Fragestellung ist hier, wie sich die Bindungs- und Haftfestigkeit bei unterschiedlichen Spannungszuständen entwickelt.

Basis für einen unmittelbaren Nutzen bei den KMUs ist die genaue Kenntnis des Verbundverhaltens beim Biegen und Ziehen (Streckziehen, Tiefziehen) und das Ausdünnen/Aufdicken an der Außen-/Innenseite der Biegung. In einer Prozesskettenbetrachtung wird die Verknüpfung der beiden Grundprozesse (Plattieren und Umformen) erarbeitet, insbesondere hinsichtlich minimaler Deckschichtdicken und deren Eignung für die nachfolgende Formgebung.

Ergebniszusammenfassung:

Innerhalb des Projektes wurden die ungünstigen Korrosionseigenschaften von Magnesium und die starke Neigung zur Adhäsion bei der Umformung durch aufbringen einer Aluminiumdeckschicht verringert, um dessen industriellen Einsatz zu erhöhen. Um dies zu erreichen, wurde eine Methode zum Aufbringen dünner Aluminiumschichten auf Magnesiumgrundmaterial durch Walzplattieren entwickelt. Anschließend wurden die resultierenden Verbindungen durch metallografische Untersuchungen, Schälzug- und Nakajima-Versuche charakterisiert und die Weiterverarbeitungseigenschaften mit Biege- und Tiefziehversuchen bestimmt. Darauf aufbauend wurden Korrosionsuntersuchungen durchgeführt und der Verbund hinsichtlich des Potenzials für industrielle Anwendungen bewertet. Dabei wurde deutlich gezeigt, dass sich durch Aufbringen der Aluminiumschicht die Umformbarkeit des Magnesiums verbessern und die Korrosionsneigung verringern lässt. Somit konnte innerhalb des Projektes ein erheblicher Beitrag geleistet werden, um in Zukunft eine Erhöhung der Anwendung von Magnesium in der Produktion zu ermöglichen.