28. AUGUST 2016

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Leicht, höchstfest, biegsam


Technik/Leichtbau

Sie sind superleicht, crashfest, biegsam – und kosten fast nichts. Experten arbeiten bereits an diesem Materialtraum, aus dem die Werkstoffe der Zukunft sind. Die Fortsetzung des 21. Umformtechnischen Kolloquiums Hannover (UKH).
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Was die Materialien betrifft, so stehen uns heutzutage Metalllegierungen in solcher Mannigfaltigkeit zur Verfügung, dass wir stets für jedes Teil ein erheblich besseres Material beschaffen können als das ursprünglich benutzte.« (Henry Ford, 1930). Der US-Pionier des Autobaus wäre heute wohl erstaunt, welche Werkstoffe mittlerweile zur Verfügung stehen und was seine Nachfolger damit alles anstellen. Dazu zählen beispielsweise die pressgehärteten Stähle, die manche schon als den Karosseriebau-Stahl der Zukunft handeln. Ein häufig verwendeter Blechwerkstoff für das Presshärten ist 22MnB5. Er erfordert eine Härtetemperatur von 950 bis 980 °C, denn auf diese Temperatur werden die Matrizen zwischen den Presswerkzeugen gebracht. Entsprechend hoch fallen die Anforderungen an die Stähle für die Werkzeuge aus. Sie besitzen laut Ingo Schruff, Leiter Anwendungstechnik bei der Kind & Co. Edelstahlwerk KG aus Wiehl-Bielstein, im Idealfall:

- hohe Anlassbeständigkeit und Langzeit-Anlassbeständigkeit,
- hohe Wärmeleitfähigkeit,
- ausreichenden Verschleißwiderstand,
- hohe Zähigkeit,
- gute Schweißbarkeit für Reparaturen und Design-Änderungen und
- gutmütiges Verhalten bei der Vakuum-Wärmebehandlung.

In Frage kommen stählerne Werkstoffe vom gegossenen Kalt- bis hin zum geschmiedeten Warmarbeitsstahl. Schruff empfiehlt geschmiedete Warmarbeitsstähle wie etwa die international genormten Stahlsorten X40CrMoV5-1 (1.2344) und X38CrMoV5-3 (1.2367) und zwei Sonderstähle.
»Beim Stahl CR7V-L fallen die erhöhten Kohlenstoff- und Chromgehalte auf«, heißt es in seinem UKH-Bericht. »Beim Stahl HTR wurden zugunsten einer besseren Wärmeleitfähigkeit die Kohlenstoff- und Chromgehalte gesenkt.« Der auffallend hohe Wolframgehalt diene der hohen Warmfestigkeit des Stahles. Andere Werkzeug-Stahlsorten erfordere das Tailored Tempering, das gezielte Erwärmen, um Härte und Festigkeit gezielt auf ein niedrigeres Niveau einzustellen. In den vorgeheizten Segmenten müssen spezielle Warmarbeitsstähle verwendet werden, die ihre Härte auch nach langer Betriebszeit noch aufrecht halten. Die entsprechend hohe Langzeit-Anlassbeständigkeit weisen laut Schruff »die Stähle RM10Co (1.2888) und HMoD (1.2889) auf, die auch in Druckgussanwendungen mit sehr hohen thermischen Beanspruchungen Verwendung finden«.

Die Leistungen im Presswerk will Uwe Eggers, Leiter Umformtechnik bei der Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH, mit neuartiger Oberflächenveredelungen auf Stahlfeinblechen steigern. In Hannover wies der Fachmann auf die neben dem Verschleiß wichtige Rolle der Reibung im tribologischen System Werkzeug-Schmierung-Blechwerkstoff. So können bei komplexeren Bauteilen mit dünneren Blechen die Reibkräfte die zur Umformung notwendige Kraft übersteigen und zur Rissentstehung führen. Alternativ-Produkte müssen tribologische Anforderungen erfüllen, andererseits aber auch voll kompatibel mit der Rohbauprozesskette beim Automobilhersteller sein. Für die Verträglichkeit mit Rohbau-Klebstoffen gilt das im besonderen Maße.

Salzgitter setzt dazu auf eine Gemeinschaftsentwicklung mit der Fuchs Petrolub SE aus Mannheim: Trenoil Advanced Tribo Primer (ATP) heißt die neue Konversionsschicht für feuerverzinkte Bleche. Eggers: »Neben einer deutlichen Reduzierung des Reibwertes auch bei Mehrfachumformungen zeigt diese tribologisch aktive Konversionsschicht erstmals eine vollständige Kompatibilität mit der dem Presswerk nachgeschalteten Rohbauprozesskette beim Automobilhersteller auf.«

Die Aussage stieß in Hannover auf deutliche Skepsis von Automobilexperten. Der Leiter der Umformtechnik bot daher allen Interessenten an, ihnen die mit Blick auf alle Prozessparameter (vom Schweißen bis zum Kleben) erstellten Versuchsergebnisse zur Verfügung zu stellen.

Sehr gute Abrieb- und Verschleißeigenschaften soll der neue Zn-Mg-Schmelztauchüberzug ›Stroncoat‹ besitzen. »Die positiven Verarbeitungseigenschaften zeigen sich am deutlichsten durch das verbesserte Abriebverhalten gegenüber klassischen Verzinkungen wie ZE und Z«, sagte der Umformfachmann aus Salzgitter. »Der Anwender kann durch den Einsatz von Zink-Magnesium das Erscheinungsbild der ›Kaltverschweißungen‹ zwischen Umformwerkzeug und Blechoberfläche vermeiden und so die Prozesssicherheit erhöhen.«


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