Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg



Werkzeugseitige Beeinflussung der tribologischen Bedingungen beim Presshärten



Projektstatus: laufend

Mitarbeiter


Mit Blick auf den Kraftstoffverbrauch und den Materialbedarf künftiger Kraftfahrzeuge nimmt der Leichtbau eine zentrale Rolle ein. Neben der Substitution klassischer Blechwerkstoffe durch Aluminium und hochfeste Stähle hat sich Presshärten weltweit als Verfahren etabliert, um das Gewicht moderner Fahrzeugkarosserien zu reduzieren. Der Finiten Elemente (FE) Simulation kommt im Rahmen der Prozessauslegung eine stetig wachsende Bedeutung zu. Eine Auslegung im sogenannten Trial-and-Error-Verfahren ist aus Zeit- und Kostengründen nicht effektiv. Durch eine exakte Abbildung der tribologischen Bedingungen, die im Presshärteprozess auftreten, können Produktentwicklungszeiten erheblich verringert und kostspielige Nachbearbeitungen von Presshärtewerkzeugen vermieden werden. Ein weiterer zentraler Kostenfaktor ist die Standmenge von Presshärtewerkzeugen, welche maßgeblich durch adhäsiven und abrasiven Verschleiß limitiert wird. Die bisher verfügbaren Erkenntnisse über die tribologischen Bedingungen reichen nicht aus, um die Prozessauslegung signifikant zu verbessern oder Maßnahmen für eine Erhöhung der Standmenge abzuleiten.

Um die thermische und mechanische Beanspruchung sowohl im Bereich des Niederhalters als auch im Bereich der hoch beanspruchten Matrizenrundung unter Presshärtebedingungen abzubilden, werden Flachstreifenziehversuche und Streifenziehversuche mit Umlenkung durchgeführt. Speziell der Zusammenhang der Werkstoffeigenschaften wie Härte oder Wärmeleitfähigkeit von unterschiedlichen Werkstoffen und deren tribologisches Einsatzverhalten steht im Fokus der Untersuchungen. Darüber hinaus wird der Einfluss der Topografie der Werkzeugoberfläche auf das Reib- und Verschleißverhalten untersucht. Neben unbeschichteten Werkzeugen werden in diesem Zusammenhang auch für das Presshärten geeignete Werkzeugbeschichtungen analysiert. Die Erkenntnisse aus den Streifenziehversuchen werden dazu verwendet, funktionale Zusammenhänge und Ursache-Wirkzusammenhänge abzuleiten. Mithilfe der ermittelten Wirkzusammenhänge wird die bestehende Reibmodellierung verbessert und in kommerzielle FE Programme implementiert.

Die ermittelten Zusammenhänge werden im Anschluss anhand prozessnaher Geometrien im Laborversuch sowie an Serienbauteilen verifiziert. Basierend auf den experimentellen Untersuchungen werden werkzeugseitige Maßnahmen zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Presshärteprozesses formuliert. Weiterhin wird die Basis für eine Erweiterung der Reibungsmodellierung betreffend des werkzeugseitigen Einflusses geschaffen.

 

 

Optische Oberflächencharakterisierung einer Reibbacke im Ausgangszustand sowie einer verschlissenen Reibbacke


Forschungsgruppen


Letztes Update: 09.05.2017