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Einsatz von höchstfestem TWIP-Stahl. Potentialbewertung

Marc Blumenau

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Diplomarbeit aus dem Jahr 2006 im Fachbereich Chemie - Materialchemie, Werkstoffchemie, Note: 1,3, Universität des Saarlandes, Sp...

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Beschreibung

Diplomarbeit aus dem Jahr 2006 im Fachbereich Chemie - Materialchemie, Werkstoffchemie, Note: 1,3, Universität des Saarlandes, Sprache: Deutsch, Abstract: Im modernen Automobilbau spielen Forderungen hinsichtlich verminderten Kraftstoffverbrauchs bei gleichzeitig erhöhtem Insassenschutz vorrangige Rollen. Dazu wird verstärkt auf neue, hochfeste Werkstoffe zurückgegriffen. Noch in der Entwicklung befinden sich so genannte TWIP-Stähle, die aufgrund mechanischer Zwillingsbildung während der Umformung (TWinning Induced Plasticity, TWIP-Effekt)eine herausragende Duktilität bei gleichzeitig hoher Festigkeit besitzen. Können mit konventionellem Blecheinsatz anspruchsvolle Bauteileigenschaften nicht mehr erfüllt werden, kommen z.B. Halbzeuge aus maßgeschneiderten, geschweißten Platinen (engl.: Tailored Welded Blanks, TWB) zum Einsatz. TWBs kombinieren zwei oder mehrere Teilbleche mit unterschiedlichen Blechdicken, Umformeigenschaften oder Oberflächenbeschichtungen zu einer Platine. Somit lässt sich eine geforderte Bauteileigenschaft lokal realisieren. Der Einsatz von TWIP-Stahl in TWBs ist angestrebt, jedoch sind dazu noch grundlegende Fragen hinsichtlich Schweißbarkeit und Einfluss der Schweißnaht auf das Umformverhalten offen. Ziel diese Diplomarbeit war es, das Einsatzpotential von TWBs auf Basis neu entwickelter TWIP-Stähle abzuschätzen und anhand umformtechnischer Kriterien zu bewerten. Ebenfalls sollte eine Mischkombination TWIP/DP-Stahl erprobt werden. Neben Umformsimulationen (AutoForm) wurden hierfür Grundsatzversuche an Schweißverbindungen (Erichsen-Versuch, Metallographie, Härtemessung, EDX), sowie Abpress- und Bauteilversuche (Bestimmung mech. Eigenschaften und Maßhaltigkeit) durchgeführt. Die Schweißnaht wurde hinsichtlich ihrer Eigenschaften charakterisiert, der Schweißnahteinfluss auf das Umformverhalten dokumentiert und die Bauteileigenschaften mit Referenzbauteilen aus Einzelblechanwendung und höchstfestem Serienwerkstoff verglichen. Dabei zeigte sich, dass TWBs auf Basis von TWIP-Stahl grundsätzlich darstellbar sind und Einsatzpotential besitzen, in zukünftigen Fahrzeuggenerationen Insassensicherheit zu erhöhen und gleichzeitig Leichtbauforderungen gerecht zu werden. Hinsichtlich Bauteilfestigkeit, Umform- und Energieaufnahmevermögen versprechen sich Vorteile gegenüber Serienwerkstoffen für Strukturbauteile. Jedoch neigt die Schweißnaht zum Versagen und verlangt große Sorgfalt bei der Herstellung. So besteht u.a. im Bereich der Fügetechnik noch Entwicklungsbedarf, eine prozesstauglich Stumpfstoß-Verbindung von TWIP-Stahl zu realisieren.