Modellierung des Materialversagens von formgehärtetem Stahl für das Scherschneiden unter Berücksichtigung einer Vorschädigung im austenitischen Zustand

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511827546

Ein energiesparendes Schneidverfahren für härtbare Stähle ist das zweistufige Scherschneiden. Dabei wird das Stahlblech während der Warmumformung im heißen Zustand vorbeschnitten (Warmbeschnitt) und anschließend in einem nachgelagerten Prozess vollständig getrennt (Hartbeschnitt). Die Vorteile des zweistufigen Scherschneidens bestehen in dem geringeren Kraftbedarf beim Schneiden als beim Hartbeschnitt. Somit ist weniger Verschleiß der Werkzeuge und eine erhöhte Werkzeugstandzeit zu erwarten. Im Vergleich zum Laserbeschnitt ist beim zweistufigen Scherschneiden ein geringerer Energiebedarf vorhanden, wodurch der Prozess insbesondere in der Serienfertigung ressourcenschonender ist. Ebenfalls ist die Schnittkantenqualität besser als beim Warm- und Hartbeschnitt, da beim zweistufigen Scherschneiden die Vorteile beider Schneidverfahren zusammengeführt werden. Beim zweistufigen Scherschneiden fällt der Gratanteil geringer aus als beim Warmbeschnitt und der Bruchanteil ist im Vergleich zum Hartbeschnitt kleiner. Bisher sind keine kommerziellen oder nicht kommerziellen Material- und Simulationsmodelle für die Abbildung des zweistufigen Scherschneidens von 22MnB5 bekannt, die die Vorschädigung, die Temperaturabhängigkeit und die Abhängigkeit der Umformgeschwindigkeit berücksichtigen. Daher ist das Ziel dieses Forschungsvorhabens die numerische Abbildung des zweistufigen Scher-schneidens von 22MnB5. Berücksichtigt wird das Formänderungs- und Versagensverhalten bei erhöhten Temperaturen sowie bei Raumtemperatur und die Vorschädigung im Austenitbereich sowie deren Auswirkung auf eine weitere Umformung bei Raumtemperatur.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen