Kinematisches Profilbiegen mit partieller Erwärmung des Querschnitts zur Gradierung der mechanischen Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. A. Erman Tekkaya
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408302329

Das kinematische Profilbiegen mit partieller Erwärmung des Querschnitts ermöglicht es die resultierende Verdrillung nach dem Biegen von Profilen mit asymmetrischen Querschnitt zur Krafteinleitungsachse zu reduzieren. Hierzu wird die Fließspannung durch thermische Entfestigung in gezielten Flächenbereichen des Querschnitts herabgesetzt. Die Fließspannungsreduktion sorgt für eine Verschiebung des Schubmittelpunktes in Richtung der Krafteinleitungsachse, was in einer Verringerung des Hebelarms resultiert und damit zu einer Reduktion des wirkenden Torsionsmomentes führt.Da für die Reduktion der Verdrillung das Profil mit einem gradierten Temperaturfeld belastet wird, ist es möglich die eingebrachte Wärme gleichzeitig für eine Gradierung der mechanischen Eigenschaften zu verwenden. Um die Gradierung der mechanischen Eigenschaften zu ermöglichen muss der Werkstoff zum Härten geeignet sein und die Erwärmungstemperatur muss die Rekristallisationstemperatur überschreiten. Durch die Erhöhung der Temperatur werden wiederum Parameter wie die Aufheizrate, Abkühlrate und Abkühltemperatur relevant, um ein Bauteil nach dem Biegeprozess mit gewünschter Geometrie und Festigkeit zu erhalten. Weitere Störgrößen in Form von Phasenumwandlungen und erhöhten Volumenänderung treten durch den erhöhten Temperaturbereich auf, die Verzerrungen im Profil bewirken. In diesen Forschungsvorhaben soll das kinematische Profilbiegen mit partieller Erwärmung des Querschnitts um eine gezielte Gradierung der mechanischen Eigenschaften der Biegeteile erweitert werden. Dazu ist der Einfluss von thermischen- und Phasenumwandlungseffekten auf das Umform- und Härteergebnis zu charakterisieren. Als Werkstoff werden martensitische Chromstähle eingesetzt, welche das Erreichen von hohen Härten bei hohen Aufheizgeschwindigkeiten und geringen Abkühlraten ermöglichen. Um den Prozess hinsichtlich der resultierenden Geometrie der gebogenen Profile und der erreichbaren Festigkeit in Abhängigkeit der Phasenumwandlungseffekte zu beschreiben, werden metallografische Untersuchungen sowie Zug- und Biegeversuche an Blechen und Profilteilen durchgeführt. Zur Vorhersage der erreichbaren Festigkeiten und Bauteilgeometrien werden numerische und analytische Modelle entwickelt. Der resultierende Prozess ist wirtschaftlich interessant als ein flexibler, verdrillungsfreier Profilbiegeprozess mit der Möglichkeit der Gradierung der mechanischen Eigenschaften.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Till Clausmeyer; Dr.-Ing. Heinrich Traphöner