Oberflächenmodifizierung und Entwicklung einer Auswertemethodik zur Verschleißcharakterisierung im Presshärteprozess

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16322_Neubauer_Diss_MB_363.pdf (4.39 MB)
Diss. Reihe Maschinenbau, Band 363

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2021-04-27
Issue Year
2021
Authors
Neubauer, Franziska
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-407-3
Abstract

Growing environmental awareness and the steady rise in vehicle numbers are key challenges for the automotive industry to develop new car concepts. Hot stamping is an established manufacturing process for ensuring occupant safety while reducing the component weight. Compared with conventional forming processes, the tools are subject to massive wear due to the high thermo-mechanical stresses. In order to ensure consistent component quality and reduce maintenance, a suitable wear protection of the tools is required. In this work, two approaches were investigated to increase the wear resistance of hot stamping tools. For this purpose, a laser alloying process and surface coatings were used. The focus of the investigation was on deriving the influence of different alloying elements and element concentrations on the wear behavior. Another essential part of this work was the development of a suitable evaluation methodology in order to determine the wear volume, which enables an evaluation of the different modified surfaces regarding their wear tendency. In the final step, the surface modification was transferred to simple component geometries to ensure its applicability to the hot stamping process.

Abstract

Das wachsende Umweltbewusstsein und der stetige Anstieg der Fahrzeugzahlen stellen in der Automobilindustrie zentrale Herausforderungen dar, um neue Fahrzeugkonzepte zu entwickeln. Zur Sicherstellung der Insassensicherheit bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion findet als etabliertes Fertigungsverfahren das Presshärten Anwendung. Im Vergleich zu konventionellen Umformverfahren sind die Werkzeuge aufgrund der hohen thermo-mechanischen Beanspruchungen massiven Verschleißerscheinungen ausgesetzt. Um eine gleichbleibende Bauteilqualität sicherzustellen und den Wartungsaufwand zu reduzieren, ist ein geeigneter Verschleißschutz der Werkzeuge erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Ansätze verfolgt, um die Verschleißbeständigkeit von Presshärtewerkzeugen zu erhöhen. Zu diesem Zweck kam das Laserstrahllegieren sowie das Oberflächenbeschichten zum Einsatz. Der Fokus der Untersuchungen lag darauf, den Einfluss unterschiedlicher Legierungselemente und Elementkonzentrationen auf das Verschleißverhalten abzuleiten. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Arbeit lag in der Entwicklung einer Auswertemethodik zur quantitativen Beschreibung des Oberflächenverschleißes, wodurch eine Bewertung der modifizierten Oberflächen im Hinblick auf die Verschleißneigung ermöglicht wurde. Im letzten Schritt erfolgte zur Sicherstellung der Anwendbarkeit der Oberflächenmodifizierung für den Presshärteprozess eine Übertragbarkeit auf einfache Bauteilgeometrien.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
363
Citation
mb.fau.de/diss
Notes
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-406-6
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