Fließkurven für die Warmumformung

Science

Um hochfeste Werkstoffe formen zu können, werden sie immer häufiger per Presshärten warm umgeformt. Das Ergebnis sind Bauteile mit komplexen Geometrien und enormen Festigkeiten.

13. Oktober 2015
Da die angestrebten Temperaturen (bis 900 °C) den Einsatz von Ölen als Wirkmedium verhindern, werden die Proben mit (dem allerdings kompressiblen) Stickstoff bis zum Bersten umgeformt. Bild: Institut für Bildsame Formgebung, RWTH Aachen
Bild 1: Fließkurven für die Warmumformung (Da die angestrebten Temperaturen (bis 900 °C) den Einsatz von Ölen als Wirkmedium verhindern, werden die Proben mit (dem allerdings kompressiblen) Stickstoff bis zum Bersten umgeformt. Bild: Institut für Bildsame Formgebung, RWTH Aachen)

Durch die zusätzliche Temperierung der Bleche ist das Presshärten deutlich komplexer als das konventionelle Tiefziehen. Das macht die Prozessauslegung und -optimierung mittels ›Trial and Error‹ langwierig und kostenintensiv. Neue Prozesse und Werkzeuge werden vermehrt durch Umformsimulationen erprobt, um die Anzahl teurer Versuche zu verringern. Die Qualität der Simulationsergebnisse hängt jedoch entscheidend von den verwendeten Eingabedaten ab, unter denen die Fließkurve eine zentrale Bedeutung hat. Für die Warmblechumformung wird diese üblicherweise durch Warmzugversuche ermittelt, die aber verfahrensbedingt nur bis vergleichsweise geringe Dehnungen ausgewertet werden können.

Am Institut für Bildsame Formgebung wurde in Zusammenarbeit mit dem Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen (beide RWTH Aachen University) ein neuer Prüfstand zur Untersuchung von Blechwerkstoffen bei Temperaturen bis 900 Grad Celsius entwickelt, der auf dem hydraulischen Tiefungsversuch, englisch ›bulge test‹, basiert.

Vielversprechend

Da die angestrebten Temperaturen bis 900 Grad Celsius jedoch den Einsatz von Ölen als Wirkmedium verhindern, werden in dem neuen Prüfstand die Proben mit Stickstoff bis zum Bersten umgeformt. Aufgrund der Kompressibilität von Stickstoff und Umformdrücken bis 200 bar galt es bei der Entwicklung, insbesondere Herausforderungen im Bereich der Regelungs- und Sicherheitstechnik zu bewältigen.

In ersten Versuchen konnte bereits der presshärtbare Stahl 22MnB5 in einem Temperaturbereich von 700 bis 900 Grad Celsius untersucht werden. Dabei wurden Dehnungen von über 450 Prozent gemessen, was mehr als dem Siebenfachen des zur Zeit üblichen Warmzugversuchs entspricht. Somit ermöglicht der neue Prüfstand einen wesentlich tieferen Einblick in die Warmumformung von Blechen.

Weitere Informationen zum Hot-Gas-Bulgetest, sowie die Möglichkeit zur Besichtigung des Prüfstandes können Sie auf dem Aachener Stahlkolloquium erhalten, das im März 2016 unter dem Motto ›Ideen Form geben‹ stattfindet. Zusätzliche Informationen und die Möglichkeit zur Anmeldung findet man unter:

Öffentliche Förderung

Das IGF-Vorhaben 17586 N/1 der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. – Fosta, Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Erschienen in Ausgabe: 06/2015