Beschreibung
P1072 – Verbesserung der Umformbarkeit schergeschnittener Schnittflächen von Eisen-Mangan-Blechen durch optimierte Schneidparameter
Steigende Kundenanforderungen und erschwerte globale Wettbewerbsbedingungen stellen Fertigungsbetriebe vor immer größere Herausforderungen. Um diese zu lösen, müssen bekannte und neue Fertigungsverfahren mit unterschiedlichsten Werkstoffen kombiniert werden. Um Gewichts- und Volumeneinsparungen im Endprodukt erreichen zu können, werden unter anderem hoch- und höchstfeste Stähle eingesetzt. Der vermehrte Einsatz moderner Werkstoffe wie z. B. hochfeste Stahlblechwerkstoffe stellt neue Herausforderungen an einen stabilen Verarbeitungsprozess der Halbzeuge. Eine dieser Herausforderungen ist dabei die Kantenrissempfindlichkeit.
Durch den Trennprozess beim Scherschneiden wird das Gefüge des Materials in der Schereinflusszone als Folge lokaler Umformungen erheblich beeinflusst (Lange 1990; Doege und Behrens 2010). Die deformierte Schereinflusszone erstreckt sich je nach Blechwerkstoff und Schneidparameter bis einige Zehntel-Millimeter ausgehend von der geschnittenen Oberfläche in das Grundmaterial hinein. Dies hat eine Reduzierung des Restumformvermögens der Schereinflusszone zur Folge (Gläsner et al. 2013).
In der Regel werden schergeschnittene Kanten in den folgenden Prozessschritten weiter beansprucht, wenn Platinen umgeformt oder beispielsweise Flansche abgestellt oder geschnittene Löcher aufgeweitet werden. Schnittflächen werden dabei mit einem ebenen Dehnungs- und annähernd einachsigem Spannungszustand beaufschlagt. Vor allem beim Einsatz von mehrphasigen hoch- und höherfesten Stahlwerkstoffen ist zu beobachten, dass vermehrt bei Abstell- bzw. Aufweitvorgängen Risse ausgehend von schergeschnittenen Kanten, auftreten (Held et al. 2010; Kardes und Altan 2008). Diese werden als sogenannte Kantenrisse bezeichnet. Die Rissentstehung wird dabei von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst. Zur Bestimmung der Kantenrissempfindlichkeit eines12 Werkstoffs können verschiedene Prüfverfahren herangezogen werden. Neben dem einzigen genormten Prüfverfahren dem sog.
Lochaufweitungsversuch nach ISO 16630, wurden nachfolgende Verfahren zur Charakterisierung der Kantenrissempfindlichkeit hochmanganhaltiger Stähle sowie eines Dualphasenstahls im Forschungsprojekt herangezogen:
- Lochaufweitungsversuch mit Nakajimastempel
- Kragenzugversuch
- Diaboloversuch
- Edge-Fracture-Tensile-Test
Durch eine regelmäßige Abstimmung des Vorgehens mit dem projektbegleitenden Ausschuss konnten die Forschungsziele erreicht und ein neuartiges Kantenrissprüfverfahren verifiziert und validiert werden. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde somit erreicht.
Das Forschungsvorhaben wurde am Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen der Technischen Universität München mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt.
Veröffentlichung:
Dezember 2018
Autoren:
Professor Dr.-Ing. W. Volk, Dipl.-Ing. M. Feistle
