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Entwicklung verkürzter Schmiedeprozessketten durch Einsatz thermomechanisch behandelten Vormaterials

Laufzeit:01.04.2015 – 30.05.2017
Förderung:ZIM/BMWI
Kontakt:massivumformungifum.uni-hannover.de

Motivation:

In Gesenkschmieden wird beim Einsatz warmgewalzten Vormaterials in der Regel davon ausgegangen, dass die Gefügestrukturen des Vormaterials nicht auf das Schmiedeprodukt übertragbar sind. Das gilt für einen Verfahrensablauf, bei dem das Vormaterial vor dem Gesenkschmieden einer erneuten Austenitisierung ausgesetzt wird. Mit Absenkung der Erwärmungs- und Schmiedetemperatur kann möglicherweise eine Übertragung der Vormaterialeigenschaften auf das Endprodukt erreicht werden. Zur Überprüfung des gedanklichen Ansatzes einer Gefügevererbung werden dispersionshärtende AFP-Stähle thermomechanisch behandelt und anschließend einer Halbwarmumformung unterzogen. Die TM-Behandlung bewirkt eine Ausscheidungshärtung, die zur Ausbildung ultrafeinkörniger Gefügestrukturen und hoher Festigkeiten führt. Im nachfolgenden Halbwarmumformschritt werden die Karbid- und Nitridausscheidungen so gesteuert, dass die Rekristallisations- und Entfestigungsvorgänge gebremst bzw. ganz ausgeschlossen werden und damit die ursprünglichen Gefügestrukturen erhalten bleiben. Durch diese Gefügevererbung wird die Zähigkeit der Schmiedeprodukte wesentlich verbessert.

Zielsetzung:

Die Zielstellung des FuE-Projektes ist darauf gerichtet, das konventionelle Gesenkschmieden durch Prozessveränderungen effektiver und qualitätsrelevanter zu gestalten.

Die zu entwickelnde Prozessroute geht von thermomechanisch behandeltem Vormaterial aus, das über eine feine Gefügestruktur verfügt (siehe Abb. rechts), welche ein besonders gutes Festigkeits/Zähigkeits-Verhältnis aufweist. Die Temperaturführung an der Schnittstelle zwischen Vormaterialerwärmung und Einsatz im Umformwerkzeug wird so gestaltet, dass die Gefügestruktur und damit die Materialeigenschaften, im Gegensatz zum herkömmlichen Austenitisieren, verlustfrei auf den Umformvorgang übertragen werden. Die Umformung, z.B. durch Fließpressen (siehe Abb. links) und die nachfolgende kontrollierte Abkühlung sorgen für eine weitere Verbesserung der Gefügefeinheit und für optimale Eigenschaftsmerkmale im endgeformten Schmiedeteil. Der bei konventionellen Abläufen übliche Vergütungsprozess der Schmiedeteile entfällt. Damit werden erhebliche Energiekosten eingespart, die Schmiedeteile werden keinen zusätzlichen Wärmespannungen ausgesetzt und schließlich werden die Prozesszeiten erheblich verkürzt.

Abbildungen: Werkzeugaufbau (Schnittdarstellung) zum Fließpressen des TMB-Vormaterials (links), feinkörnige Gefügestruktur (rechts)

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