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r Attendorn. Presshärten als innovatives Verfahren im Tec Center
Entwicklung: Presshärten
Entwicklung: Presshärten
Thermogramm einer partiell temperierten Platine Partiell temperierte Platine
Aus heiß und kalt wird hochfest und weich
So könnte man das Verfahren des partiellen
Presshärtens, mit dem sich das Tec Center
von KIRCHHOFF Automotive Deutschland
in Attendorn seit einiger Zeit beschäftigt,
anschaulich beschreiben.
Als Grundlage dieser Sonderform des Presshärtens
dient das gebräuchliche Verfahren, bei dem es sich
um einen Warmumformprozess mit anschließendem
Abschrecken im Werkzeug handelt. Ein
erheblicher Vorteil dieses Verfahrens gegenüber
der Kaltumformung ist, dass es durch die hohen
Temperaturen der Platine beim Umformvorgang
zu einer Verringerung der Fließspannungen und
einer Zunahme der Duktilität kommt, was höhere
Umformgrade ermöglicht. Viel wichtiger als die
fertigungstechnischen Vorteile jedoch sind die
materialtechnischen: Die durch die schnelle Abkühlung
hervorgerufenen Gefügeumwandlungen
im Material führen zu einer Steigerung der
Festigkeitswerte auf über 1.500 MPa. Dieses Verfahren
wird bei KIRCHHOFF Automotive bereits
erfolgreich bei zahlreichen Serienteilen für unterschiedliche
OEMs eingesetzt.
Verlangt der Kunde aber nach einem maßgeschneiderten
Bauteil, das in einem Bereich fest und in
einem anderen nachgiebig sein soll, so konn te dies
bislang nur durch den Einsatz von Tailored Blanks,
die aus Materialien mit unterschiedlichen Werkstoffkennwerten
durch Laserschweißen zusammengefügt
wurden, umgesetzt werden. Revolutionär ist
nun, dass ein solches Bauteil, das mehrere Bereiche
unterschiedlicher Festigkeit aufweist, aus einer
homogenen Platine hergestellt werden kann. Es
muss also kein speziell angefertigtes und somit sehr
teures Material mehr eingekauft werden.
Die Herstellung eines solchen Bauteils ist jedoch
keineswegs trivial. Die benötigten kurzen Taktzeiten
für einen Serienprozess lassen sich nur
durch eine optimale Abstimmung der Presshärtanlage
hinsichtlich Aufheizdauer im Ofen, Handling
und Umformen bzw. Härten erreichen. Bei
partiell gehärteten Bauteilen müssen während der
Abkühlung Bereiche verschiedener Gefüge im
Material realisiert werden, um die geforderten
mechanischen Eigenschaften erreichen zu können.
Auf der einen Seite muss die auf ca. 950 °C erwärmte
Platine mit einer Abkühlrate von mindestens
27 K/s abgeschreckt werden, um die gewünschte
Festigkeitssteigerung auf ca. 1.500 MPa und Bruchdehnungen
von mehr als 5 % zu erlangen. Im zweiten
Bereich darf sie aber nur mit weniger als 15 K/s
langsam abgekühlt werden, um dort homogene
geringe Festigkeiten von ca. 650 MPa bei einer
Bruchdehnung von ca. 10 % zu erhalten.
Das Presshärten ist ein innovatives Verfahren,
das das Potential für eine Vielzahl weiterer Entwicklungen
aufweist. Die Umsetzung des partiellen
Presshärtens in einen Serienprozess wird aktuell
betrieben und wird die Position von KIRCHHOFF
Automotive als einer der führenden Automobilzulieferer
weiter stärken.
Markus Löcker, Marc Horlacher, Jörg Klüppelberg
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