Grundlegende Untersuchungen zur Herstellung hochfester Aluminiumblechbauteile in einem kombinierten Umform- und Abschreckprozess

Abstract

Mobilität stellt die Voraussetzung für die wirtschaftliche und soziale Entwicklung unserer modernen Dienstleistungs- und Industriegesellschaft dar. Damit Mobilität auch in Zukunft gewährleistet werden kann, bedarf es an nachhaltigen Maßnahmen und Strategien, um die Effizienz von Fahrzeugen zu erhöhen und dabei gleichzeitig die Umweltbelastungen, wie beispielsweise CO2-Emissionen, zu reduzieren. Eine dieser Strategien ist die Gewichtsreduktion von Fahrzeugen auf Basis von Leichtbaustrategien wie dem Stoffleichtbau. Aufgrund der hohen Festigkeit bei geringer Dichte rückten zuletzt hochfeste Aluminiumlegierungen in den Fokus der Forschungen, da dadurch einerseits weitere Blechdickenreduktionen im Vergleich zu konventionellen Aluminiumlegierungen und andererseits Leichtbau auch in sicherheits- und crashrelevanten Bereichen realisiert werden kann. Herausforderung bei der Umformung dieser Legierungsklasse ist allerdings das begrenzte Umformvermögen, weshalb meist temperaturgestützte Verfahren eingesetzt werden. Ein neuer Ansatz ist der kombinierte Umform- und Abschreckprozess. Dieser ermöglicht durch eine Wärmebehandlung in Kombination mit einer unmittelbaren Umformung und gleichzeitigen Abkühlung im Werkzeug die Herstellung anspruchsvoller Bauteilgeometrien, welche im Rahmen einer nachgeschalteten Warmauslagerung zu höchsten Festigkeiten hin optimiert werden können. Ziel der Arbeit war es, ein grundlegendes Prozessverständnis für die Herstellung hochfester Aluminiumblechbauteile im Rahmen eines kombinierten Umform- und Abschreckprozesses zu generieren. Die Schwerpunkte bildeten dabei die Definition von Randbedingungen während der Wärmebehandlung auf Basis einer Sensitivitätsanalyse, die Prozessauslegung anhand einer thermischen und mechanischen Werkstoffcharakterisierung sowie die Prozessanalyse und -bewertung zur Identifikation des Potentials eines kombinierten Umform- und Abschreckprozesses anhand eines Demonstratorbauteils.