Höherfeste Stähle für die Karosserie. - Staeves
Höherfeste Stähle für die Karosserie. - Staeves
Höherfeste Stähle für die Karosserie. - Staeves
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<strong>Höherfeste</strong> <strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
<strong>Karosserie</strong>.<br />
Dr.-Ing. J. <strong>Staeves</strong>,<br />
Metalle und Beschichtungen
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 2<br />
<strong>Höherfeste</strong> <strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Karosserie</strong>.<br />
Inhalt.<br />
– Anforderungen und Trends<br />
– Stahlwerkstoffe – Bezeichnung und<br />
Klassifizierung<br />
– Anwendungsbeispiele
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 3<br />
<strong>Höherfeste</strong> <strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Karosserie</strong>.<br />
Wir leben seit über 2500 Jahren<br />
in der Eisenzeit.<br />
4000 3000 2000 1000 0 1000 2000<br />
Steinzeit<br />
Bronzezeit<br />
Eisenzeit
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 4<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Biegewiderstand Blech (Beulsteifigkeit).<br />
Gewicht und Biegewiderstand<br />
bezogen auf Stahl<br />
2<br />
1,8<br />
1,6<br />
1,4<br />
1,2<br />
1<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0<br />
h<br />
8 14<br />
Stahl Aluminium Magnesium<br />
Biegewiderstand gleiche Blechdicke<br />
Biegewiderstand gleiches Gewicht<br />
Gewicht gleicher Biegewiderstand<br />
Beulsteifigkeit ~ h²<br />
Für stärker<br />
gekrümmte Flächen<br />
Beulsteifigkeit ~ h³<br />
Für wenig<br />
gekrümmte Flächen
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 5<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Beanspruchung auf Zug.<br />
Streckgrenze<br />
(bezogen auf Streckgrenze von weichem Stahl)<br />
12<br />
10<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
0<br />
weich<br />
Stahl<br />
hochfest<br />
Streckgrenze, gleicher Querschnitt<br />
Streckgrenze, gleiches Gewicht<br />
weich hochfest weich hochfest<br />
Aluminium Magnesium
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 6<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Entwicklung von Aufstandsfläche und<br />
<strong>Karosserie</strong>gewicht.<br />
Gewicht <strong>Karosserie</strong>gerippe [kg]<br />
350<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
1990<br />
1996<br />
1975<br />
1996<br />
1998<br />
1995<br />
2001<br />
1988<br />
3,6 3,8 4 4,2 4,4 4,6 4,8<br />
Aufstandsfläche [m²]<br />
2001<br />
Mittelklasse (3er)<br />
Obere Mittelklasse (5er)<br />
Oberklasse (7er)<br />
Wettbewerber
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 7<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Vergleich des BMW 3,0Si von 1975<br />
mit dem BMW 3er von 2001.<br />
3,0Si<br />
Baujahr 1975<br />
3,0 l<br />
200 PS<br />
Seinerzeit Oberklasse<br />
Rohkarosserie 250 kg<br />
Steifigkeit 9000Nm/°<br />
330i<br />
Baujahr 2001<br />
3,0 l<br />
231 PS<br />
Heute Mittelklasse<br />
Rohkarosserie 260 kg<br />
Steifigkeit 17500 Nm/°<br />
erhöhte Crashanforderungen
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 8<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Übersicht Crashversuche.<br />
US-NCAP<br />
Frontalaufprall<br />
100% Überdeckung<br />
mit 35 mph (56 km/h)<br />
US-SINCAP<br />
Seitenaufprall mit<br />
“Krebsgang”-Barriere<br />
mit 38.5 mph (61.6 km/h)<br />
Euro-NCAP<br />
40% Offset-<br />
Frontalaufprall<br />
mit 64 km/h<br />
Pfahlaufprall<br />
Seitenaufprall auf<br />
festen Pfahl<br />
mit 20 mph (32 km/h)<br />
+ Reparaturcrash mit geringer Geschwindigkeit<br />
Heckaufprall<br />
Fahrbare Barriere<br />
mit 35 mph (56 km/h)<br />
Dacheindrücktest /<br />
Überrolltest<br />
2,5faches Leergewicht
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 9<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Höhere Festigkeit und Energieaufnahme mit<br />
höherfesten <strong>Stähle</strong>n.<br />
[Atlas Spaceframe]<br />
US-NCAP Euro-NCAP Heckaufprall<br />
Pfahlaufprall<br />
US-SINCAP<br />
Dacheindrücktest /<br />
Überrolltest
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 10<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Steifigkeit: <strong>Karosserie</strong>stähle unterscheiden sich<br />
im E-Modul kaum.<br />
modal<br />
statisch<br />
Biegung<br />
Torsion<br />
[ULSAB]
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 11<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Energieaufnahme von klassischen <strong>Stähle</strong>n und<br />
Mehrphasenstählen.<br />
Streckgrenze [N/mm²]<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
H400T, TRIP700<br />
H420LA, ZSTE420<br />
0 0,1 0,2 0,3 0,4<br />
Umformgrad
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 12<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Lastpfade Vorderbau.<br />
Schweller<br />
[ULSAB]<br />
Tunnel<br />
A-Säule unten<br />
A-Säule<br />
oben<br />
Crash Box<br />
Frontalaufprallkräfte
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 13<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Gewichtsanteil höherfester <strong>Stähle</strong><br />
in der Rohkarosserie.<br />
Gewichtsanteil ab Streckgrenze 180 N/mm² [%]<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
BMW 5er<br />
BMW 7er<br />
BMW 3er<br />
BMW 7er<br />
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005<br />
Produktions-/Einsatzjahr
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 14<br />
Anforderungen und Trends.<br />
Entwicklung der mittleren Festigkeit der<br />
Stahlwerkstoffe im <strong>Karosserie</strong>gerippe.<br />
Mittelwert Mindeststreckgrenze [N/mm²]<br />
Σ(Mindeststreckgrenze x Bauteilgewicht) / Σ Bauteilgewicht<br />
260<br />
240<br />
220<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
BMW 5er BMW 3er<br />
BMW 7er<br />
1975 1996 1998 2000 2002 2004<br />
Produktions-/Einsatzjahr
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 15<br />
<strong>Höherfeste</strong> <strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Karosserie</strong>.<br />
Inhalt.<br />
– Anforderungen und Trends<br />
– Stahlwerkstoffe – Bezeichnung und<br />
Klassifizierung<br />
– Anwendungsbeispiele
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 16<br />
Quelle:<br />
ThyssenKrupp Stahl<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Entwicklung neuer Stahlsorten.<br />
1970<br />
Transformation induced Plasticity Stahl<br />
MS, Martensitphasenstahl<br />
Complexphasenstahl<br />
Dualphasenstahl<br />
Isotroper Stahl<br />
IF-Stahl (interstitial free)<br />
Bake hardening Stahl<br />
Phosphorlegierter Stahl, P<br />
Mikrolegierter Stahl, LA<br />
1975 1980 1985 1990 1995<br />
Produktionsbeginn bei ThyssenKrupp Stahl<br />
B<br />
Y<br />
I<br />
CP<br />
X<br />
TRIP<br />
MS<br />
2000 2005
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 17<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Beispiele <strong>für</strong> übliche Werkstoffbezeichnungen.<br />
Weiche Ziehgüten<br />
ST14, FeP04, DC04, DX54<br />
Interstitial free <strong>Stähle</strong> (<strong>Höherfeste</strong> IF)<br />
IF220, 220IF, HSZ220, HX220, HY220, H220Y<br />
Isotrope <strong>Stähle</strong><br />
HIZ260, H260i, ZStE260i<br />
Bake Hardening <strong>Stähle</strong><br />
ZStE300BH, RePhos300, ZStE300, BH300, Usiplus300, H300B<br />
TRIP-<strong>Stähle</strong><br />
TRIP700, HT700T, H400T, RA-K 40/70, TRIP 400/700
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 18<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Bezeichnungssystem höherfester <strong>Stähle</strong>.<br />
HT700TD+Z100<br />
Verzinkungsart und Dicke<br />
schmelztauchbeschichtbar<br />
Stahlsorte<br />
Festigkeit<br />
B: Bake hardening<br />
Y: IF (interstitial free)<br />
I: isotrop<br />
X: Dualphasen<br />
T: TRIP<br />
T: Zahl = Mindestzugfestigkeit<br />
sonst: Zahl = Mindeststreckgrenze<br />
H: höherfester kaltgewalzter Stahl
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 19<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Umformbarkeit, Festigkeit oder Kosten.<br />
Bruchdehnung [%]<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
0<br />
Alu-Knetlegierungen<br />
Magnesiumguss<br />
Magnesiumprofile<br />
<strong>Karosserie</strong>stähle<br />
Austenitische <strong>Stähle</strong><br />
TWIP-<strong>Stähle</strong><br />
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000<br />
Streckgrenze [MPa]
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 20<br />
Quelle:<br />
ThyssenKrupp Stahl<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Verfestigungsmechanismen bei konventionellen<br />
<strong>Stähle</strong>n.
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 21<br />
Quelle:<br />
Salzgitter Stahl<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Herstellung von Mehrphasenstählen.<br />
Temperatur<br />
Al<br />
↑<br />
↓<br />
C, Mn<br />
Warmwalzen<br />
Ms<br />
Austenit<br />
Abkühlen<br />
Ferrit<br />
High Strength Low Alloyed<br />
Si, Al ← → Mn, Cr, B<br />
→ C, Si, Mn, Al, B, Cr<br />
Perlit<br />
M f<br />
Al ←<br />
Martensit<br />
Martensit<br />
→ C, Si, Cr, V, Mn, B<br />
Bainit<br />
TRIP<br />
Zeit<br />
Dualphasen<br />
MP<br />
A 3<br />
Ms
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 22<br />
Quelle:<br />
ThyssenKrupp Stahl<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Verfestigung durch harte Phasen.<br />
Mehrphasenstähle.
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 23<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Bake Hardening.<br />
Festigkeit (Streckgrenze)<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
Umformung Fügen Lack Einbrennen Gebrauch<br />
Kaltverfestigung<br />
H300LA (mikrolegiert)<br />
H300B (Bake Hardening Stahl)<br />
H300X (Dual Phasen Stahl)<br />
Bake Hardening<br />
Werkstoffangaben von Stahlherstellern
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 24<br />
Bezeichnung und Klassifizierung.<br />
Klassifizierung der Stahlsorten.<br />
Mindeststreckgrenze<br />
Referenz <strong>für</strong><br />
Tiefziehen<br />
Bake<br />
hardening<br />
bei<br />
geringer<br />
Umformung<br />
Kaltverfestigung<br />
und<br />
bake<br />
hardening<br />
bei großer<br />
Umformung<br />
Streckziehen<br />
Verbesserte<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
höheren<br />
Materialkosten<br />
Deutlich<br />
bessere<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
deutlich<br />
höheren<br />
Kosten<br />
120 DC06, DX56 DC07, DX57<br />
140 DC04, DX54<br />
160 H160Y H160B<br />
180 H180Y H180B<br />
220 H220Y H220B H220I<br />
260 H260Y H260B H270X H260I<br />
300 H300B H300X H300I Edelstahl<br />
340 H340LA H340X Edelstahl<br />
380 H380LA Edelstahl<br />
420 H420LA H400T H400T Edelstahl<br />
500 H500X<br />
700 CP-W 800<br />
1000 MS-W 1200 Usibor, BTR
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 25<br />
<strong>Höherfeste</strong> <strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong> <strong>Karosserie</strong>.<br />
Inhalt.<br />
– Anforderungen und Trends<br />
– Stahlwerkstoffe – Bezeichnung und<br />
Klassifizierung<br />
– Anwendungsbeispiele
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 26<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 120-220 MPa.<br />
Mindeststreckgrenze<br />
Referenz <strong>für</strong><br />
Tiefziehen<br />
Bake<br />
hardening<br />
bei<br />
geringer<br />
Umformung<br />
Kaltverfestigung<br />
und<br />
bake<br />
hardening<br />
bei großer<br />
Umformung<br />
Streckziehen<br />
Verbesserte<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
höheren<br />
Materialkosten<br />
Deutlich<br />
bessere<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
deutlich<br />
höheren<br />
Kosten<br />
120 DC06, DX56 DC07, DX57<br />
140 DC04, DX54<br />
160 H160Y H160B<br />
180 H180Y H180B<br />
220 H220Y H220B H220I<br />
260 H260Y H260B H270X H260I<br />
300 H300B H300X H300I Edelstahl<br />
340 H340LA H340X Edelstahl<br />
380 H380LA Edelstahl<br />
420 H420LA H400T H400T Edelstahl<br />
500 H500X<br />
700 CP-W 800<br />
1000 MS-W 1200 Usibor, BTR
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 27<br />
<strong>Karosserie</strong>aussenhaut.<br />
Aluminium in der Außenhaut erfordert<br />
werkstoffgerechtes Design.<br />
“Form follows function”
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 28<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Seitenrahmen außen.<br />
Beanspruchung.<br />
Frontalcrash<br />
Türabsenkung<br />
Seitencrash<br />
Heckcrash<br />
Schließkeilanbindung
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 29<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Seitenrahmen außen.<br />
Einfluss der Stahlsorte auf Gewicht und Kosten.<br />
Gewichtseinsparung [kg]<br />
Materialkosten [%]<br />
-6<br />
-4<br />
-2<br />
0<br />
2<br />
4<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
DC 06<br />
0,95 mm<br />
H180Y<br />
0,85 mm<br />
H220Y<br />
0,75 mm<br />
Risse<br />
Oberflächenunruhen
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 30<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 340-420 MPa.<br />
Mindeststreckgrenze<br />
Referenz <strong>für</strong><br />
Tiefziehen<br />
Bake<br />
hardening<br />
bei<br />
geringer<br />
Umformung<br />
Kaltverfestigung<br />
und<br />
bake<br />
hardening<br />
bei großer<br />
Umformung<br />
Streckziehen<br />
Verbesserte<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
höheren<br />
Materialkosten<br />
Deutlich<br />
bessere<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
deutlich<br />
höheren<br />
Kosten<br />
120 DC06, DX56 DC07, DX57<br />
140 DC04, DX54<br />
160 H160Y H160B<br />
180 H180Y H180B<br />
220 H220Y H220B H220I<br />
260 H260Y H260B H270X H260I<br />
300 H300B H300X H300I Edelstahl<br />
340 H340LA H340X Edelstahl<br />
380 H380LA Edelstahl<br />
420 H420LA H400T H400T Edelstahl<br />
500 H500X<br />
700 CP-W 800<br />
1000 MS-W 1200 Usibor, BTR
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 31<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 340 bis 420 N/mm².<br />
Seitenrahmen innen des BMW 7er.<br />
Fließgrenze [N/mm²]<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
H420LA<br />
Umformgrad<br />
H380LA
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 32<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 340 bis 420 N/mm².<br />
A-Säule innen.<br />
Fließgrenze [N/mm²]<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
H400T (TRIP 700)<br />
H420LA<br />
H380LA<br />
Umformgrad
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 33<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 340 bis 420 N/mm².<br />
Vergleich von mikrolegiertem und TRIP-Stahl.<br />
H420LA (ZStE 420)<br />
H400T (TRIP700)
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 34<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 340 bis 420 N/mm².<br />
Motorträger außen beim BMW Z4.<br />
Fließgrenze [N/mm²]<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
Umformgrad<br />
H340X<br />
H380LA
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 35<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Herausforderungen beim Einsatz neuer <strong>Stähle</strong>.<br />
Umformung<br />
Methode, Aufsprung<br />
Umformkräfte<br />
Werkzeugsteifigkeit<br />
Verschleiß<br />
Entwicklung<br />
Werkstoffauswahl<br />
Materialmodelle<br />
Oberfläche<br />
Oberflächenqualität<br />
Korrosion<br />
Kleben<br />
Neue<br />
<strong>Stähle</strong><br />
Materialbeschaffung<br />
Chargenschwankungen<br />
Verfügbarkeit<br />
Konzepte<br />
Reparatur<br />
Fügetechnik<br />
Richten<br />
Wärmeeinfluss<br />
Rohbau<br />
Schweißbarkeit<br />
Aufsprung
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 36<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 500-700 MPa.<br />
Mindeststreckgrenze<br />
Referenz <strong>für</strong><br />
Tiefziehen<br />
Bake<br />
hardening<br />
bei<br />
geringer<br />
Umformung<br />
Kaltverfestigung<br />
und<br />
bake<br />
hardening<br />
bei großer<br />
Umformung<br />
Streckziehen<br />
Verbesserte<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
höheren<br />
Materialkosten<br />
Deutlich<br />
bessere<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
deutlich<br />
höheren<br />
Kosten<br />
120 DC06, DX56 DC07, DX57<br />
140 DC04, DX54<br />
160 H160Y H160B<br />
180 H180Y H180B<br />
220 H220Y H220B H220I<br />
260 H260Y H260B H270X H260I<br />
300 H300B H300X H300I Edelstahl<br />
340 H340LA H340X Edelstahl<br />
380 H380LA Edelstahl<br />
420 H420LA H400T H400T Edelstahl<br />
500 H500X<br />
700 CP-W 800<br />
1000 MS-W 1200 Usibor, BTR
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 37<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 500 bis 700 N/mm².<br />
B-Säulenverstärkungen.<br />
Fließgrenze [N/mm²]<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
D680C (CP 800)<br />
H420LA<br />
Umformgrad<br />
BMW 7er:<br />
1,6 mm
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 38<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse 500 bis 700 N/mm².<br />
<strong>Stähle</strong> aus der Stu<strong>die</strong> Ulsab AVC.<br />
Fließgrenze [N/mm²]<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
DP700/1000<br />
D680C (CP 800)<br />
DP500/800<br />
Umformgrad<br />
Quelle: ULSAB-AVC
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 39<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse über 900 N/mm².<br />
Mindeststreckgrenze<br />
Referenz <strong>für</strong><br />
Tiefziehen<br />
Bake<br />
hardening<br />
bei<br />
geringer<br />
Umformung<br />
Kaltverfestigung<br />
und<br />
bake<br />
hardening<br />
bei großer<br />
Umformung<br />
Streckziehen<br />
Verbesserte<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
höheren<br />
Materialkosten<br />
Deutlich<br />
bessere<br />
Umformbarkeit<br />
bei<br />
deutlich<br />
höheren<br />
Kosten<br />
120 DC06, DX56 DC07, DX57<br />
140 DC04, DX54<br />
160 H160Y H160B<br />
180 H180Y H180B<br />
220 H220Y H220B H220I<br />
260 H260Y H260B H270X H260I<br />
300 H300B H300X H300I Edelstahl<br />
340 H340LA H340X Edelstahl<br />
380 H380LA Edelstahl<br />
420 H420LA H400T H400T Edelstahl<br />
500 H500X<br />
700 CP-W 800<br />
1000 MS-W 1200 Usibor, BTR
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 40<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse über 900 N/mm².<br />
Seitenaufprallträger.<br />
Fließgrenze [N/mm²]<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
D900MS (MS-W 1200)<br />
D680C (CP 800)<br />
Umformgrad
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 41<br />
Bauteilbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse über 900 N/mm².<br />
Türverstärkungen in MS-Stahl D900M.<br />
3er, 5er, ...: 1,5 mm<br />
Quelle: TKS
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 42<br />
Anwendungsbeispiele.<br />
Festigkeitsklasse über 900 N/mm².<br />
Warm umgeformte Verstärkung A-Säule.<br />
Fließgrenze [N/mm²]<br />
1600<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
Borstahl<br />
D900MS (MS-W 1200)<br />
D680C (CP 800)<br />
Umformgrad
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 43<br />
Zusammenfassung (1/3).<br />
– Stahlleichtbau in der <strong>Karosserie</strong> ist heute Realität.<br />
– Aktuelle und zukünftige Stahlwerkstoffe bieten zusätzliches<br />
Potenzial <strong>für</strong> kostenorientierten Stahlleichtbau.<br />
– Die zunehmende Zahl der Werkstoffe erschwert <strong>die</strong><br />
Werkstoffauswahl in der Konstruktion und <strong>die</strong> Absicherung<br />
der Prozesse in der Fertigung.<br />
– Die Begrenzung der Werkstoffauswahl führt zu erhöhtem<br />
<strong>Karosserie</strong>gewicht.<br />
„Die Strukturen und <strong>die</strong> Produktion der Zukunft<br />
müssen Komplexität effizient beherrschen ...“<br />
Professor Milberg 1997
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 44<br />
Zusammenfassung (2/3).<br />
Die Natur kann es besser.<br />
Holz Hüftknochen<br />
Anteil „<strong>Karosserie</strong>gewicht“<br />
am Gesamtgewicht [%]<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
0<br />
Pferd<br />
Mensch Automobil<br />
Quellen: EK Übergang 13.0-14.0 1. OG,<br />
Prof. Nachtigall, pbpress
<strong>Höherfeste</strong><br />
<strong>Stähle</strong> <strong>für</strong> <strong>die</strong><br />
Karaosserie<br />
28.6.2004<br />
Seite 45<br />
Zusammenfassung (3/3).<br />
Wir brauchen alle Metalle.<br />
Metall-Mischbau auch im Menschen.<br />
Bei Magenbeschwerden<br />
Rote Blutkörperchen<br />
Knochenbildung<br />
Bei körperlichen<br />
Belastungen<br />
Wundheilung
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