Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Methoden zur Vermeidung der Längspressnahtabzeichnung bei eloxierten Aluminiumstrangpressprofilen

Aluminiumprofile werden in großem Umfang als Sichtbauteile, beispielsweise im Bau- und Verkehrssektor, eingesetzt. Eine wichtige Rolle im Bereich der Bauteilqualität nehmen für diese Bauteilgruppe die Korrosionsbeständigkeit und insbesondere die Qualität der optischen Oberfläche ein. Um die geforderten Eigenschaften zu erzielen, werden die Halbzeuge nach dem Strangpressen eloxiert. Nach dem Eloxieren können allerdings, als Folge der vorhergehenden Prozesskette Blockmaterial-Strangpressen-Abschrecken-Auslagern bzw. in Kombination mit den Eloxierparametern, Oberflächenverfärbungen sichtbar werden. Da sich diese sogenannten Nahtabzeichnungen erst am Ende der Prozesskette zeigen, führt ein solcher Fehler aufgrund der eingebrachten Fertigungsaufwände zu hohen wirtschaftlichen Verlusten für die Strangpressunternehmen.

Bislang sind keine allgemeingültigen Zusammenhänge zwischen den Prozesskettenparametern bekannt, die zur Entstehung von Abzeichnungen führen. Daher wird in der industriellen Praxis auf ressourcenverbrauchende, zeit- und kostenintensive Trial-and-Error Methoden zurückgegriffen.

Ziel des Projektes ist daher die Bestimmung von Methoden zur Vermeidung von Nahtabzeichnungen. Hierzu soll die gesamte industrielle Prozesskette zur Herstellung eloxierter Strangpressprofile systematisch analysiert werden, um die Haupteinflussfaktoren zu identifizieren und grundlegende Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und kritischen lokalen Zustandsgrößen im Werkstoff, welche nach dem Eloxieren zu Abzeichnungen führen, zu ermitteln.

Als Ergebnis des Projektes soll Wissen generiert werden, welches den Strangpressunternehmen erlaubt, die Prozesskette zielgerichtet hinsichtlich einer signifikanten Verringerung von Nahtabzeichnungen zu gestalten und so umfassende Versuchspressungen zu vermeiden. Weiterhin sollen die ausschließlich von KMU geprägten Werkzeugbauunternehmen in die Lage versetzt werden, verbesserte Strangpresswerkzeuge zur Erhöhung der Prozessstabilität anzubieten.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden die Auswirkungen der Prozessparameter auf das optische Erscheinungsbild eloxierter Aluminiumstrangpressprofile untersucht. Das Eloxieren stellt den letzten Schritt der Prozesskette dar und ist ein adonisches Verfahren zur optischen Nachbehandlung der Profiloberflächen. Für viele Anwendungsbereiche werden stranggepresste Profile mit einem oder mehreren Hohlräumen benötigt, weswegen die Presswerkzeuge mit einem Dorn ausgestattet sind. Dieser Dorn wird über oft mehrere Tragarme gehalten, welche den Stofffluss im Werkzeug aufteilen. Hinter dem Tragarm verschweißt der Werkstoff wieder und es bildet sich eine kontinuierliche sogenannte Längspressnaht.

Durch das Forschungsvorhaben sollte der Einfluss der Werkzeugdaten und der Pressparameter auf die Längspressnahtabzeichnung identifiziert werden. Hierfür sollte ein klarer Zusammenhang zwischen den Pressparametern (Blockeinsatztemperatur und Pressgeschwindigkeit) und den auftretenden Nahtabzeichnungen identifiziert werden. Durch die Strangpressversuche an drei Standorten konnte gezeigt werden, dass die genannten Pressparameter nur einen geringen Einfluss auf die Längspressnahtabzeichnungen haben. Daher wurde zusätzlich die Qualität der Gussblöcke untersucht. Dazu wurden nicht homogenisierte Gussblöcke und eine weitere Charge homogenisierte Blöcke mit einer leichten Abweichung der Legierungszusammensetzung untersucht. Dies führte zu deutlich stärker sichtbaren Längspressnahtabzeichnungen. Für ein tiefgehendes Verständnis muss der Einfluss des Ausgangsgefüges auf die Nahtabzeichnungen systematischer untersucht werden.

Zur Vermeidung von Längspressnahtabzeichnungen muss die Zusammensetzung des Ausgangswerkstoffes berücksichtigt werden. Hier führt schon eine leichte Erhöhung von Eisen, Kupfer oder Magnesium zu einer deutlich stärkeren Abzeichnung der Schweißnähte und damit zum Ausschuss der Profile.