Thyssenkrupp

12 / Tailored Tempering – Maßgeschneiderte Werkstoffeigenschaften für warmumgeformte Bauteile
Optimierungsansätze für gehärtete Strukturbauteile
Parallel zu der bereits genannten Möglichkeit der hohen
Festigkeitseinstellung durch das Härten des MBW ® 1500
besteht derzeit großes Interesse seitens der Karosserieentwickler,
eine lokale Festigkeitsreduzierung mit ver-
besserten Restbruchdehnungswerten in einem Bauteil
vorzunehmen. Dies resultiert aus den bei einer Bauteil-
belastung auftretenden Spannungen und den damit
verbundenen Verformungszuständen. Eine Verformung
bzw. Deformation eines Karosseriebauteiles würde unter
anderem durch die eingeleitete Energie bei einem
Crash entstehen. Um für das gehärtete Bauteil mehr
Verformungsreserve vorzuhalten, wird daher über eine
lokale Verbesserung der Duktilität in Form erhöhter Restbruchdehnungswerte
nachgedacht. Hierzu bestehen
in der Warmumformung generell mehrere technologische
Möglichkeiten. Allerdings müssen bei einer neuen
Technologieauslegung auch die wirtschaftlichen Ferti-
gungsaspekte berücksichtigt werden. Aus wirtschaftlicher
Sicht bietet sich an, die Einstellung lokaler mechanischer
Eigenschaften in den eigentlichen Presshärteprozess
zu verlagern, um Fertigungsschritte einzusparen.
ThyssenKrupp Steel Europe hat sich dieser Heraus-
forderung gestellt und ein solches Verfahren zur
gezielten lokalen Verbesserung der Duktilität unter
Beachtung der wirtschaftlichen Randbedingungen ent-
wickelt. Dabei wurde der Prozess für die so genannte
direkte Warmumformung’ ausgelegt. Diese sieht nach
der homogenen Austenitisierung der Formplatine eine
Umformung dieser im Werkzeug vor. Dabei wird nur ein
Umwandlungstemperatur [°C]
1.000
750
500
250
0
arbeitsbereich presshärten
Bild 1 / ZTU-Digramm für den Werkstoff MBW ® 1500
M
einziger Umformschritt zur Herstellung von Karosserie-
strukturbauteilen benötigt.
Tailored Tempering Prozess
Bei dem neu entwickelten ’Tailored Tempering’ Prozess,
wird das gesamte Festigkeitsspektrum, das ein Werkstoff
bieten, kann ausgenutzt. Werkstoffeigenschaften für
moderne Stahlwerkstoffe werden zum einen durch die
chemische Zusammensetzung und zum anderen durch
eine intelligente Wärmebehandlungsstrategie eingestellt.
Die dabei möglichen Gefügeumwandlungen werden
anhand von Zeit-Temperatur Umwandlungsschaubildern
(ZTU) dargestellt / Bild 1 /. Im Falle der Warmumformung
des Werkstoffes MBW ® 1500 wurde die Nutzung
dieses Werkstoffverhaltens gezielt in das Umformwerkzeug
implementiert.
Durch den Einsatz eines partiell beheizten Werkzeuges
wird die Möglichkeit eröffnet, lokal eine langsamere
Abkühlung des zuvor im Erwärmungsofen austenitisierten
Werkstoffes zu erzielen. Während das Material im
nicht beheizten Werkzeugsegment einer hohen Abkühlgeschwindigkeit
unterworfen wird, sodass sich ein marten-
sitisches Gefüge ausbildet, wird durch eine Verringerung
der Abkühlgeschwindigkeit im beheizten Werkzeugsegment,
je nach Prozessführung, ein ferritisch-
perlitisches oder ferritisch-bainitisches Gefüge realisiert.
Durch die martensitische Gefügeumwandlung wird eine
Festigkeit von 1.500 MPa, durch die ferritisch-bainitische
Gefügeumwandlung eine Festigkeit von 650 MPa erreicht.
10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3
Sp
Sp
B
35 70
F
40*
Sp
45
70*
25
M
P
70*
30*
475 465 375 270 210 180 160
2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8 2 4 6 8
Abkühldauer t8/5 [s]
arbeitsbereich Tailored Tempering
Ac 3
Ac 1
ThyssenKrupp techforum 1 I 2012