Erarbeitung eines Prozessverständnisses zur Verbesserung der tribologischen Bedingungen beim Presshärten

Abstract

Mit steigenden Fahrzeugzahlen in Deutschland nehmen die Anforderungen an moderne Pkws hinsichtlich Sicherheit und Effizienz stetig zu. Der Einsatz pressgehärteter Bauteile erlaubt es, Gewichtseinsparungen bei der Rohkarosserie zu erzielen und gleichzeitig den Schutz der Fahrzeuginsassen zu verbessern. Hohe Umformtemperaturen verhindern den Einsatz von Schmierstoffen, sodass hohe Reibung und starker Werkzeugverschleiß das Prozessfenster limitieren. Um das volle Potential des Presshärteverfahrens auszunutzen, bedarf es daher der Entwicklung von Maßnahmen zur Reduzierung von Reibung und Verschleiß. Hierfür wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Methodik zur Charakterisierung der Reib- und Verschleißbedingungen beim Presshärten erarbeitet, die eine gezielte und reproduzierbare Analyse der tribologischen Bedingungen ermöglicht. Mithilfe dieser Methodik wurde ein umfassendes Prozessverständnis in Bezug auf die vorherrschenden tribologischen Bedingungen geschaffen. Aufbauend auf diesem Prozessverständnis wurden werkzeugseitige Maßnahmen zur Reduzierung von Reibung und Verschleiß identifiziert. Hierbei zeigte sich, dass die Wahl und die Wärmebehandlung des Werkzeugwerkstoffs und der Einsatz von PVD-Werkzeugbeschichtungen Reibung und Verschleiß verringern können. Abschließend wurde die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus den Laborversuchen auf eine B-Säulen-Geometrie im Labormaßstab gezeigt, sodass die grundsätzlichen Erkenntnisse für den Presshärteprozess genutzt werden können.