Stöbern Sie in der
Publikationsliste »

0 Dokumente
auf der Merkliste »

EFB-Forschungsbericht Nr. 147

Neue Methoden zur Beurteilung der Umformeigenschaften von Feinblechen aus nichtrostenden Edelstahlwerkstoffen

EFB147.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Eckart Doege, Dipl.-Ing. Stephan Kulp, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen der Univeristät Hannover, Prof. Dr.-Ing. habil. Ulf-Dieter Hünicke, Dipl.-Ing. Stefan Möller, Institut für Werkstoffkunde der Universität Rostock

178 Seiten (Sw 43 Abb., 4 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-276-2

Preis (Digital) EUR 97,00

Preis (Print) EUR 109,10

Zusammenfassung

Ausgangspunkt der im Rahmen des Forschungsvorhabens "Neue Methoden zur Beurteilung der Umformeigenschaften von Feinblechen aus nichtrostenden Edelstahlwerkstoffen" durchgeführten Untersuchungen war die unzureichende Klassifikation der Umformeigenschaften von Edelstahlwerkstoffen insbesondere für Tiefziehbeanspruchungen im Umformprozess.

Speziell die metastabilen austenitischen Werkstoffe wie z.B. der 1.4301 können im Hinblick auf Chargenschwankungen nicht differenziert werden. Ein wesentliches Ziel des Forschungsvorhabens war daher Prüfverfahren und Methoden zu entwickeln, die zum einen eine verbesserte Beschreibung der Umformeigenschaften ermöglichen und zum anderen eine Chargendifferenzierung dieser Werkstoffe realisieren können.

Umfangreiche werkstoffkundliche sowie umformtechnische Untersuchungen haben zu einer verbesserten Beschreibung der Umformeigenschaften geführt. Die dargestellten Ansätze wurden mit Hilfe vorliegender Literatur bewertet und diskutiert. Für eine Chargendifferenzierung konnten sowohl werkstoffkundliche als auch umformtechnische Kenngrößen definiert werden, die bereits Anwendung bei projektbegleitenden Firmen gefunden haben. Die Modifikation der Auswertung bekannter Prüfverfahren wie z.B. dem Zugversuch sowie die Erweiterung der Methodik z.B. des Näpfchentests haben sich im Rahmen der Untersuchungen bewährt

Als wesentliche Einflussgröße auf das Umformverhalten wurde die Eigenerwärmung des metastabilen austenitischen Werkstoffs 1.4301 identifiziert und qualitativ als Funktion der Stempelgeschwindigkeit im Umformprozess beschrieben.

Der Tiefziehprozess in temperierten sowie untemperierten Werkzeugsystemen hat den Einfluss der Martensitbildung auf das Umformverhalten nachgewiesen. Weiterhin konnte der Einfluss der Eigenerwärmung über die Martensitanteile gezeigt werden. Die Haupteinflussgrößen auf die Martensitbildung Spannungszustand, Formänderung sowie Temperatur im Umformprozess wurden isoliert betrachtet, so dass ihr Einfluss quantifiziert werden konnte.

Die intensive Zusammenarbeit der beiden beteiligten Forschungsinstitute hat zu einer umfassenden Betrachtung der Werkstoffeigenschaften beigetragen, so dass den Herstellern und Verarbeitern der untersuchten Werkstoffe als Ergebnisse dieses Vorhabens ein Instrumentarium für die Qualitätssicherung vorliegt, welches es ermöglicht werkstoffbedingte Fertigungsprobleme zu vermeiden.

Mit Blick in die Zukunft muss die messtechnische kontaktlose Erfassung der Oberflächentemperatur für diese Werkstoffe verbessert werden, um quantitative Aussagen zur Eigenerwärmung im Umformprozess machen zu können. Sollte eine in situ Messung der Prozesstemperaturen am Ziehteil realisierbar sein, so kann sie u.U. als Qualitätskenngröße zur Prozessüberwachung eingesetzt werden.

Das Forschungsvorhaben „Neue Methoden zur Beurteilung der Umformeigenschaften von Feinblechen aus nichtrostenden Edelstahlwerkstoffen“ wurde unter der Fördernummer AiF 11616B von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 147 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1. Vorbemerkung zum Gesamtprojekt
2. Einführung in die werkstoffkundlichen Untersuchungen
3. Theorie der verformungsinduzierten Martensitbildug bei metastabilen austenitischen Cr-Ni-Stählen
4. Analyse bisher bekannter Zusammenhänge zwischen Martensitbildung und Umformverhalten bei metastabilen austenitischen Cr-Ni-Stählen
4.1 Werkstoffmodelle
4.2 Werkstoffeinfluß
4.3 Verformungsparameter
4.4 Umformverhalten
5. Eigene experimentelle Untersuchungen zur verformungsinduzierten α '-Martensitbildung bei metastabilen Stahlblechen vom Typ 1.4301
5.1 Untersuchung der vorliegenden Ausgangszustände
5 .1.1 Legierungsanalyse der Ausgangsbleche
5.1.2 Einordnung der Ausgangsbleche in Gefügediagramme
5.1.3 Metallographische Untersuchungen des Ausgangszustandes
5.1.3.1 Ermittlung der optimalen Ätzbedingungen
5.1.3.2 Korngrößenanalyse der Ausgangsbleche
5.1.4 Einschätzung der Austenitstabilität
5.1.5 Metallographische Gefügeanalyse der Ausgangszustände
5.1.6 Charakterisierung der Ausgangsbleche mit zerstörungsfreien Prüfmethoden
5.1.7 Schlußfolgerungen zur Abgrenzung der Reklamationsfälle durch Untersuchung des Ausgangszustandes
5.2 Untersuchung der verformungsinduzierten Martensitbildung der vorliegenden Chargen des Stahles 1.4301
5.2.1 Metallographische Untersuchungen
5.2.2 Röntgenographische Phasenanalyse
5.2.3 Modelluntersuchungen zur zerstörungsfreien Charakterisierung der α' -Martensitbildung
5.2.3.1 Modelluntersuchungen zum Einsatz der Wirbelstromprüftechnik
5.2.3.1.1 Auswertung der komplexen Impedanzebene zur Charakterisierung der verformungsinduzierten α ' -Martensitbildung
5.2.3.1.2 Kalibrierfunktionen zur Ermittlung des a'-Martensitgehaltes aus Permeabilitäts- und Leitfähigkeitsmessungen mit Hilfe der Wirbelstromprüftechnik
5.2.3.2 Modelluntersuchungen zum Einfluß der Eigenerwärmung auf die Martensitbildungsfunktion
5.2.3 .3 Modelluntersuchungen zur Erzeugung verschiedener Korngrössenzustände und deren Charakterisierung durch Ultraschallschwächungsmessungen
5.2.3.4 Modelluntersuchungen zur RUckumwandlung der Martensitbildung
5.2.3.5 Modelluntersuchungen zum weiteren Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren
5.2.3.6 Schlußfolgerungen aus den Modelluntersuchungen
5.2.4 Zerstörungsfreie Analyse der Martensitbildungsfunktion der untersuchten Chargen des metastabilen Stahles 1.4301
5.2.5 Ermittlung von Martensitverteilungen bei umgeformten Testkörpern
6. Zusammenfassung
7. Literaturverzeichnis
Anhang:
I Tabellen
II Bilder
III Mathematische Ansätze und Begriffe