Laserunterstütztes Kragenziehen hochfester Bleche

Science

Das Fraunhofer IPT entwickelt die Systemtechnik zur Integration des laserunterstützten Kragenziehens in Serienprozesse. Dadurch können für hochfeste Bleche höhere Aufweitverhältnisse als bisher erreicht werden.

17. Oktober 2017
Bild: Fraunhofer IPT
Bild 1: Laserunterstütztes Kragenziehen hochfester Bleche (Bild: Fraunhofer IPT)

Durch den Einsatz von Blechen mit höherer Festigkeit lässt sich nicht nur im Auto Gewicht einsparen. Allerdings sind die erreichbaren Umformgrade häufig begrenzt. Für das Kragenziehen bedeutet diese Einschränkung, dass mit hochfesten Blechen nur geringe Aufweitverhältnisse erreicht werden können. Aufgrund hoher Kantenriss-empfindlichkeit und Verfestigungsraten der Blechwerkstoffe treten Risse im Kragen auf, die das Bauteil unbrauchbar machen.

Das Fraunhofer IPT entwickelt das laserunterstützte Kragenziehen hochfester Bleche, um die Aufweitverhältnisse zu verbessern, indem man denWerkstoff vor dem Kragenziehen lokal durch Laserstrahlung erwärmt. Abhängig von Blechwerkstoff, Umformgrad und mechanischen Eigenschaften des geplanten Bauteils erfolgt die Umformung im halbwarmen oder warmen Zustand.

Im Rahmen des AiF-Projekts »Laserunterstütztes Kragenziehen hochfester Bleche« wurden in Zusammenarbeit mit Entwicklungspartnern aus der Industrie experimentelle Untersuchungen an einem Dualphasenstahl, einem Federstahl und einem bainitischen Stahl durchgeführt. Durch die lokale Lasererwärmung konnte verhindert werden, dass Risse entstehen. Für alle drei Werkstoffe wurde ein fehlerfreies Aufweitverhältnis von 3,3 erzielt. Das Aufweitverhältnis ist dabei der Quotient aus Krageninnendurchmesser und Vorlochdurchmesser. Hier zeigte sich, dass für verschiedene Blechwerkstoffe und -dicken individuelle Erwärmungsstrategien erforderlich sind. Beispielsweise kann bei einer Blechdicke von einem Millimeter bereits eine kurze Erwärmung von 0,25 Sekunden das Entstehen von Rissen verhindern.

Durch unterschiedliche Parameter des Lasers können die Kragen nicht nur lokal gehärtet, sondern auch entfestigt werden. So konnte beim Blechwerkstoff 42CrMo4 durch das laserunterstützte Kragenziehen ein martensitisches Gefüge im Kragenrand eingestellt werden, ohne das Bauteil zusätzlich abzuschrecken.

Das Fraunhofer IPT entwickelt die Systemtechnik zur Integration des laserunterstützten Kragenziehens in Serienprozesse. Fokus liegt dabei auf kurzen Erwärmungszeiten und hoher Prozesssicherheit. Auf einer 200-Tonnen-Servopresse mit Bandanlage bietet das Fraunhofer IPT Machbarkeitsversuche für industrielle Endanwender an.

Blechexpo Stand 5306

Erschienen in Ausgabe: 06/2017