Beschreibung
P 805 – Einsatz des induktiven Erwärmens und Ermittlung der entsprechenden Prozessfenster für das Presshärte
Die Erwärmung im Presshärteprozess erfolgt üblicherweise in einem Rollenherdofen. Die wesentlichen Nachteile dieser Erwärmungsmethode sind hohe Investitionen und ein immenser Platzbedarf. Dieser steigt aufgrund sinkender Taktzeiten und langer Erwärmungszeiten der Platinen weiter an. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollte ein innovatives Erwärmungsverfahren als Alternative zum konventionellen Ofenprozess für das Presshärten entwickelt werden.
Die Ziele des Forschungsvorhabens waren der Aufbau einer Induktionsanlage zur homogenen Erwärmung einer rechteckigen Platine, darauf aufbauend die Bestimmung von Prozessfenstern der neuen Erwärmungstechnologie und abschließend die wirtschaftliche Beurteilung der induktiven Erwärmung im Vergleich zu der Rollenherderwärmung.
Die homogene Erwärmung der Platine konnte durch einen mäanderförmigen Induktor und einer oszillierenden, translatorischen Bewegung der Platine erreicht werden. Die Temperaturdifferenz innerhalb der gesamten Platine konnte auf ca. 40 K reduziert werden, so dass keine signifikanten Unterschiede der ausgewählten mechanischen Eigenschaften nach dem Presshärten festgestellt werden konnten.
Weiterhin wurde zur Bestimmung der Grenzen des neuen Schnellerwärmungsverfahrens eine Prozessfensterbestimmung unter Variation der Erwärmungstemperaturen und Haltezeiten durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass mit der Erwärmung des verwendeten Werkstoffs 22MnB5 auf 900 °C innerhalb von 20s ohne zusätzliche Haltedauer mechanische Eigenschaften erzielt werden, die mit der konventionellen Ofenmethode vergleichbar sind. Eine abschließende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung hatergeben, dass die induktive Erwärmung zu geringeren Produktionskosten führt. Hier gilt es allerdings zu beachten, dass der Anteil der Erwärmungskosten an den gesamten Bauteilkosten relativ gering ist.
Das IGF-Vorhaben 16319 N der FOSTA – Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V., Düsseldorf, wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Vorhaben wurde am Lehrstuhl für Leichtbau im Automobil der Universität Paderborn durchgeführt.
Autoren:
T. Tröster, J. Niewel, R. Salomon
Veröffentlichung:
2014
