Beschreibung
P 1239 – Verbesserung der Vorhersagbarkeit des thermischen Bauteilverzugs beim Presshärten
Es wurde eine Parameterstudie durchgeführt, um die Prozessparameter zu ermitteln, die den größten Einfluss auf das endgültige Härteprofil und den Bauteilverzug eines CProfils beim gradierten Presshärten haben. Dazu wurden drei Presshärtewerkstoffe untersucht. Material A ist der typische Presshärtestahl 22MnB5. Als Material B wird ein für hohe Energieabsorption im Crashfall optimierter Presshärtestahl bezeichnet.
Zusätzlich wird mit Material C ein Presshärtestahl mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt untersucht. Um den Einfluss verschiedener Prozessparameter zu ermitteln, wurden die Ofentemperatur und die Haltezeit im Werkzeug variiert. Im Ergebnis liefert der Werkstoff A Teile mit gradierten Bauteileigenschaften und einer hohen Härte im gekühlten Bereich des Teils. Die Parametervariation führt nicht zu einem signifikanten Einfluss auf die Härte. Im Gegensatz dazu wird das Härteprofil von Werkstoff B im gekühlten Bereich deutlich von der Ofentemperatur beeinflusst. Dabei bewirkt die höhere Ofentemperatur eine größere Differenz der Härtewerte zwischen gekühltem und erwärmtem Bereich. Der Werkstoff C liefert erwartungsgemäß die höchsten Härtewerte, wobei die höhere Ofentemperatur zu den höchsten Härtewerten geführt hat. Die geometrische Analyse zeigt die größten Abweichungen im Flansch des beheizten Bereichs. Ein eindeutiger Trend, wie sich die Ofentemperatur und die Haltezeit auf die geometrischen Abweichungen auswirken, ist jedoch nicht erkennbar.
Auffällig ist die deutliche Abweichung der Geometrie zwischen Werkstoff C im Verhältnis zu den anderen beiden Werkstoffen. Die Umformsimulation bildet den thermischen Prozessablauf detailliert ab. Aus den lokal unterschiedlichen Abkühlraten resultieren Bereiche mit verschiedenen Gefügeanteilen und entsprechenden mechanischen Eigenschaften. Dabei konnten die für das partielle Presshärten typischen Härteunterschiede nachvollzogen werden. Nach der Bauteilentnahme kommt es zu einem Verzug, der sich aus elastischer Rückfederung und thermischem Schrumpfen zusammensetzt. Die Formabweichung wird durch das Finite-Elemente-Modell geeignet prognostiziert. Eine Änderung der Prozessparameter hat in den betrachteten Intervallen analog zu den Realversuchen jedoch nur einen begrenzten Einfluss auf den Bauteilverzug.
Veröffentlichung:
2021
Autoren:
Prof. Dr.-Ing. M. Dix
