Einfluß der Vorformstrategie auf die Bauteileigenschaften beim IHU-Presshärten

Abstract

Der Trend zum Leichtbau ist in der Automobilindustrie seit jeher groß. Auch in Zukunft wird der Zielkonflikt aus Verbrauch, Umweltfreundlichkeit, Sicherheit, Komfort und Reichweite nur mit intensiven Leichtbaubemühungen lösbar sein. Durch die am Fraunhofer IWU entwickelte Kombination aus Innenhochdruck-Umformung (IHU) und Presshärten (PH) können Bauteile gefertigt werden, die Form- und Materialleichtbau perfekt in sich vereinen. Aufgrund der hohen Halbzeugtemperaturen und der gekühlten Werkzeuge ist der Umformprozess thermisch hoch dynamisch. Das Umformverhalten der eingesetzten Bor-Mangan-Stähle ist zudem stark temperaturabhängig und dehnratensensitiv. Aufgrund der Komplexität der Wechselwirkungen sind für die Prozess- und Werkzeugauslegung FEM-Simulationen erforderlich. Durch hohen Umformtemperaturen und die sich daraus ergebenden Materialeigenschaften sowie die tribologischen Verhältnisse ist ein gezielter Materialfluss durch axiales Nachschieben nicht im ausrechenden Maße realisierbar. Zum Ausformen von Nebenformelementen ergeben sich dadurch, im Vergleich zum konventionellen IHU, komplett andere Anforderungen an die Vorformgestaltung. Das Fraunhofer IWU arbeitet in einem durch die IGF finanzierten Projekt an der Entwicklung geeigneter Vorformstrategien für IHU-pressgehärtete Bauteile. Im Rahmen des Papers werden zunächst übliche Prozessparameter, realisierte Bauteile sowie die Anforderungen an die thermomechanisch gekoppelte Prozesssimulation aufgezeigt. Darauf aufbauend werden mögliche vorgeschaltete sowie prozessintegrierte Vorformstrategien vorgestellt und deren Auswirkungen insbesondere auf die Wanddickenverteilung und Radienausformung bewertet. Durch den Vergleich von Simulationsergebnissen und realisierten Bauteilen können günstige Prozessparameter abgeleitet werden. Abschließend werden die Ergebnisse zusammengefasst und Hinweise zur Auswahl optimaler Vorform- und Prozessführungsstrategien gegeben