Halbwarmumformung hoch- und höchstfester Stähle

Die verstärkte Umsetzung von Leichtbaukonzepten im Automobilbau und hohe Anforderungen an die Fahrzeugsicherheit führen zu einer weiten Verbreitung des Presshärtens zur Herstellung höchstfester Karosseriekomponenten. Dieses Verfahren verbindet die Umformung mit einer gleichzeitigen Wärmebehandlung von härtbaren Blechwerkstoffen zur Steigerung der Bauteilfestigkeit.

Die Erwärmung der Platinen für dieses Verfahren erfolgt in der industriellen Praxis derzeit vorwiegend durch Konvektion und Strahlung in langen Rollenherdöfen. Dies ist mit erheblichem Anlagenaufwand und langen Prozesszeiten verbunden. Daher besteht insbesondere bei der Erwärmung der Platinen Optimierungspotenzial, um die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens zu verbessern.

Ziel dieses Forschungsprojekts war, dies durch die Realisierung eines konduktiven Erwärmungssystems zu erreichen. Zu diesem Zweck wurde ein entsprechendes Anlagenkonzept entwickelt, umgesetzt und erprobt. Die Untersuchungen zeigen, dass auf diese Weise mit relativ geringem Anlagenaufwand eine sehr schnelle Temperierung der Platinen und damit eine deutliche Reduzierung der Prozesszeit und des Aufwands für das Presshärten möglich sind.

In einem weiteren Schritt erfolgten Entwicklung und Herstellung eines praxisnahen Modellwerkzeugs für das Presshärten, in das die konduktive Erwärmungseinrichtung integriert wurde. Auf diese Weise konnte der Temperierungsprozess in das Werkzeug verlagert werden. Dadurch entfallen der Transport und die aufwändige Positionierung der erwärmten Platinen im Pressenraum. Mit dem entwickelten Verfahren und den dazugehörigen Komponenten wurden pressgehärtete Blechformteile hergestellt. Ein Vergleich der mechanischen Eigenschaften mit konventionell erzeugten Teilen zeigte, dass sich mit diesem Verfahren in Teilbereichen sogar bessere Resultate erzielen lassen. Ein weiterer Vorteil dieser Methode besteht in der deutlich geringeren Zunderbildung. Diese Effekte lassen sich vor allem auf die deutliche Verkürzung der Erwärmungszeit zurückführen.

Im Verlauf dieses Forschungsprojekts wurden ein Presshärtprozess mit praktikabler und sehr effektiver konduktiver Erwärmung von Zuschnitten sowie das dazugehörige Anlagenkonzept entwickelt, umgesetzt und erprobt. In Versuchen ließen sich vielfältige Vorteile und Variationsmöglichkeiten bei der Prozessgestaltung aufzeigen und verifizieren. Das Projekt bildet damit eine breite Basis für die Dimensionierung und Umsetzung und liefert schwerwiegende Argumente für den industriellen Einsatz einer solchen Anlage.