In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen untersucht, die kleinflächige Bereiche mit niedrigen Festigkeitseigenschaften – sogenannte Gradierungen – aufweisen. Anwendung finden pressgehärtete Bauteile vorwiegend in Karosserien von Kraftfahrzeugen, wo sie zu einer Erhöhung der Crashsicherheit bei gleichzeitiger Reduzierung des Fahrzeuggewichts beitragen. Kleinflächige Gradierungen des Bauteils bewirken dabei durch die lokal höhere Duktilität und geringere Festigkeit eine größere Belastbarkeit von Widerstandspunktschweißverbindungen oder ermöglichen den Einsatz mechanischer Fügeverfahren.
Auf Basis einer Bewertung des Stands der Technik von Presshärteverfahren zur Herstellung gradierter Bauteile wird die Variante der werkzeugintegrierten Gradierung für experimentelle und simulative Untersuchungen definiert. Erforscht wird der Einfluss von Werkzeugparametern, z. B. der Temperatur der im Werkzeug befindlichen Heizelemente, deren Werkstoff, Geometrie und Abmaß, sowie von Prozessparametern, z. B. der Blechdicke und Zuhaltezeit des Werkzeugs, auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils und deren Lokalität.
Ein Ergebnis ist, dass das Ausmaß der Gradierung signifikant vom Werkstoff, dem Durchmesser und der Form der Kontaktfläche des Heizelements sowie der Zuhaltezeit des Werkzeugs abhängt. Die numerische Abbildung mittels FEM konnte durch die Experimente bestätigt werden. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung setzt die untersuchte Verfahrensvariante in einen anwendungsnahen Zusammenhang und zieht den Vergleich zur etablierten Gradierung mittels Laserstrahlung. Quintessenz ist, dass die werkzeugintegrierte Gradierung hinsichtlich der erzielbaren Bauteileigenschaften leichte Defizite gegenüber der Lasergradierung besitzt, jedoch eine deutlich bessere Kostenbilanz aufweist.
Aktualisiert: 2022-06-30
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Mit dem entwickelten Werkzeugkonzept für die lokale Gradierung von Blechen beim Presshärten werden nachgelagerte Füge-, Umform- und Trenn-Prozesse aufgrund anforderungsgerecht gestalteter Presshärtebauteile verbessert.
Die kleinflächige Gradierung wird durch die gezielte Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit einzelner Bereiche des Bauteils erreicht, was wiederum eine vollständige Martensitbildung verhindert.
Aktualisiert: 2019-10-09
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Mit Hilfe einer Datenbank, der sogenannten Wissensbasis, aus den
Werten der mathematischen Modellierung des Presshärteprozesses
einer Demonstratorgeometrie wird ein Konzept für einen geregelten
Presshärteprozess entwickelt und umgesetzt.
Durch die Eingabe von Zielgrößen, z.B. avisierte Bauteilhärte, berechnet
die Wissensbasis im Prozess mit den aktuellen Prozessparametern
den Wert einer oder mehrerer Steuergrößen, mit denen Einfl uss auf den
Prozess und fi nal die Bauteileigenschaften genommen werden kann.
Die industriellen Anwendungsmöglichkeiten liegen in der:
> Erhöhung der Prozesssicherheit beim Anwender
> Erweiterung der Leistungsfähigkeit von Presshärtebauteilen
> verbesserten Sensortechnik für Hochtemperaturverfahren
> Anpassung/Abstimmung von Anlagen-, Sensor- und
Steuerungsschnittstellen
Aktualisiert: 2019-10-09
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