Die lokale Kurzzeit-Wärmebehandlung (KZWB) wurde entwickelt, um die Kaltverformungseigenschaften von Aluminiumwerkstoffen zu verbessern. Durch lokal unterschiedliche mechanische Eigenschaften kann der Materialfluss während einer Kaltumformung verbessert, die kritische Umformzone entlastet und somit die Umformbarkeit erhöht werden. Eine KZWB mittels Laser bietet die Möglichkeit, eine lokal sehr begrenzte Wärmeeinbringung zu realisieren und den Werkstoff lokal zu entfestigen. Für Blechwerkstoffe ist diese Technik bereits zur Serienreife entwickelt und unter dem Namen Tailored Heat Treated Blanks (THTB) bekannt. Tailored Heat Treated Profiles (THTP) sind hingegen bisher wenig erforscht. Im Rahmen dieser Arbeit werden die mikrostrukturellen Veränderungen während unterschiedlicher KZWB der aushärtbaren Legierungen EN AW 6060 T4 sowie EN AW 6082 T4 untersucht. Dafür wird das Auflösungs- und Ausscheidungsverhalten mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) über einen großen Temperatur- und Erwärmgeschwindigkeitsbereich aufgenommen. Die mechanischen Eigenschaften während unterschiedlicher Kurzzeit-Wärmebehandlungen werden mittels thermo-mechanischer Analyse durch Zugversuche bestimmt. Die Veränderungen der mechanischen Eigenschaften werden mit dem Ausscheidungs- und Auflösungsverhalten aus der thermischen Analyse korreliert. Aus diesen Ergebnissen wird ein Wärmebehandlungsprozessfenster für KZWB zur lokalen Entfestigung der untersuchten Legierungen abgeleitet. Um die mechanischen Eigenschaften während einer KZWB simulieren zu können, wurde ein neues Materialmodell für ausscheidungshärtbare Aluminiumlegierungen entwickelt, welches die temperaturabhängigen mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit der der wesentlichen Wärmebehandlungsparameter berechnet.
Aktualisiert: 2020-07-08
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Das Clinchen stellt ein effizientes Verfahren dar, artungleiche Werkstoffe miteinander zu fügen. Aktuell bestehen jedoch große Erkenntnislücken beim Fügen hochfester Werkstoffe durch plastische Deformation aufgrund des begrenzten Umformvermögens. Die Nutzung eines Lasers simultan zum Fügevorgang ermöglicht einen großen Fortschritt beim Clinchen hochfester Stahl/Aluminium-Mischverbindungen. Die Effekte der Halbwarmumformung (Verringerung der Festigkeit und Erhöhung der Duktilität) können für eine verbesserte Umformbarkeit höchstfester Werkstoffe genutzt werden. Für eine lange Lebensdauer der Fügeverbindung sollen nach dem laserunterstützten Clinchen allerdings möglichst hohe Festigkeiten im Werkstoff vorliegen. Diese gegensätzlichen Anforderungen verlangen eine genaue Werkstoffcharakterisierung mittels Thermischer und Thermo-mechanischer Analyse in Verbindung mit einer Beurteilung der Mikrostrukturen. Die Abbildung einer Laser-Wärmebehandlung in kalorimetrischen und dilatometrischen Untersuchungen liefern wertvolle Daten zum in-situ Umwandlungs- und Ausscheidungs- bzw. Auflösungsverhalten während einer Kurzzeiterwärmung der Werkstoffe. Die Auswirkung von temperierten Umformprozessen auf den Werkstoffendzustand kann mittels der Thermo-mechanischen Analyse in einem Umformdilatometer abgebildet werden. Mithilfe der angewandten Methoden können die wesentlichen Mechanismen aus werkstoffwissenschaftlicher Sicht interpretiert werden, welche grundlegend für die Beeinflussung der resultierenden Mikrostrukturen und Eigenschaften in den Werkstoffen sind. In der vorliegenden Arbeit liegt der Fokus auf der Untersuchung eines pressharten Mangan-Bor-Stahl, zwei Komplexphasenstählen sowie zwei aushärtbaren AlMgSi-Legierungen.
Aktualisiert: 2021-12-20
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