Untersuchung des Einflusses der Kontaktwärmebehandlung von im Karosseriebau typischen Stahl- und Aluminiumblechhalbzeugen

Investigation of the influence of contact heat treatment of steel and aluminum sheetmetal typical for bodywork

  • Auf Grund gestiegener Umweltauflagen ist die Blechwarmumformung Stand der Technik. Für die Erwärmung von Blechen im Karosseriebau werden heute meist Rollenherdöfen eingesetzt. Diese haben einen hohen Platzbedarf und einen schlechten Wirkungsgrad, weshalb nach anderen Erwärmmethoden gesucht wird. Mögliche Alternativen stellen Induktionserwärmung, Widerstandserwärmung und Kontakterwärmung dar, welche in der Literaturrecherche betrachtet werden. Außerdem werden mögliche Wärmebehandlungs-routen für niedrig legierten Stahl sowie aushärtbare Aluminiumlegierungen dargestellt. Um das Potential der Kontakterwärmung zu quantifizieren wurden Versuche mit den im Karosseriebau üblichen Materialien 22MnB5 unbeschichtet sowie mit AlSi-Beschichtung, AA6016, AA7021 und AA7075 durchgeführt. Der entwickelte Versuchsplan umfasst Untersuchungen von Aufheizzeit und entstehenden mechanischen Kennwerten nach verschiedenen Wärmebehandlungsrouten ebenso, wie Referenzmessungen in einem Kammerofen. Um eine große Probenanzahl für die Auswertung bereitstellen zu können, wurde der Einfluss des Ausstanzens von Zugproben vor der Wärmebehandlung untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass die Probengewinnung auf diese Art möglich ist. Jedoch liefern erodierte Proben genauere Ergebnisse. Außerdem wurde deutlich, dass die Aufheizzeit der Bleche in der Kontakterwärmungsanlage um ein Vielfaches geringer ist als im Kammerofen und mit mehrstufigen Zyklen die Anforderungen an die Taktzeit der Industrie erfüllt werden können. Untersuchungen von Wärmebehandlungsrouten in der Kontakterwärmungsanlage konnten aufgrund eines Anlagendefekts nicht durchgeführt werden.
  • The sheet metal forming is state of the art due to the increased environmental regulations. For the heating of the sheets are usually used roller hearth furnaces. These have a high space requirement and a poor efficiency, which is the reason to look for other heating methods. Possible alternatives are induction heating, resistance heating and contact heating, which are highlighted in the literature search. In addition, possible heat treatment routes for low-alloyed steel as well as hardenable aluminum alloys are presented. In order to quantify the potential of contact heating, tests were carried out with the usual bodywork materials 22MnB5 uncoated and with AlSi coating, AA6016, AA7021 and AA7075. The developed test plan includes investigations of heating time and resulting mechanical characteristics after various heat treatment routes, as well as reference measurements in a chamber furnace. In order to have the largest possible number of samples available for the evaluation, the influence of punching out of tensile specimens before the heat treatment was investigated. It has been found that sample collection in this way is possible, but not as accurate as the subsequent erosion of the samples. In addition, it became clear that the heating time of the plates in the contact heating system is many times lower than in the chamber furnace and with multi-stage cycles the demands on the cycle time of the industry can be met. Investigations of heat treatment routes in the KEA could not be carried out due to a defect.

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Metadaten
Author:Fabian Dietrich
Advisor:Matthias KolbeGND, Lutz Nagel, Norbert Pierschel
Document Type:Diploma Thesis
Language:German
Name:Fraunhofer IWU
Reichenhainer Str. 88, 09126 Chemnitz
Date of Publication (online):2018/03/14
Year of first Publication:2018
Date of final exam:2018/03/13
Tag:Aufheizkurven; Blechhalbzeuge; Kontakterwärmung; Zugprobengewinnung
Page Number:95 Seiten, 61 Abb., 18 Tab., 101 Lit.
Faculty:Westsächsische Hochschule Zwickau / Maschinenbau und Kraftfahrzeugtechnik (bis 2018)
Release Date:2018/03/14