Institut für Metallformung, TU Bergakademie Freiberg

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Leitung: Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. mult. Rudolf Kawalla
Kompetenz: Entwicklung und Erzeugung von Leichtmetallhalbzeugen, ultrahochfesten Stählen und metallischen Verbunden mit anwendungsgerechten Eigenschaften
Ausstattung: modernste Werkstoff- und Umformsimulations-systeme, Vakuumschmelzofen, Versuchs- und Pilotwalzanlagen inkl. Konti-Warmwalzstraße für Band und Draht, Magnesium-Gieß- und Bandwalzanlage, 10MN-Universalumformpresse

Metallische Halbzeuge und Modellierung von Umformprozessen für Hybridstrukturen

Aufgaben- und Zielstellung

  • Herstellung und Vorbehandlung geeigneter Leichtmetallhalbzeuge aus Aluminium- und Magnesium-legierungen
  • Verfahrensentwicklung zur Modifizierung der metallischen Oberflächen für eine optimierte Haftfestigkeit der Grenzflächen Metall-Kunststoff, insb. durch Walzprägen
  • Charakterisierung des Umformverhaltens der Hybridstrukturen unter prozessnahen Bedingungen und Ableitung von Aussagen zum Schädigungsverhalten und zum Parameterfenster für die Verarbeitung
  • Aufbau eines numerischen Modells des Schichtverbundes unter Berücksichtigung der verschiedenen verwendeten Ausgangsmaterialien und Schichtaufbauten gemeinsam mit den Projektpartnern
  • Realisierung einer experimentellen Prozesskette zur Herstellung geeigneter Demonstratoren in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern

Lösungsansatz

Oberflächenvorbehandlung

  • Strukturierung und Profilierung der metallischen Oberflächen durch die Prozesse des Walzprägens, Schleifens und Bürstens
  • Einstellung ausreichender Benetzbarkeit und Haftfestigkeit durch geeignete Oberflächenvorbehandlung
  • chemische Oberflächenbehandlung zur Optimierung der Altersbeständigkeit der Verbindung und der Fähigkeit gleichzeitig hohe Kräfte zu übertragen und zwischen den Fügepartnern entstehende Spannungen zu kompensieren

Numerische Modellierung

  • Beschreibung des Umformverhaltens der hybriden Strukturen unter Berücksichtigung des über den Schichtaufbau variierenden Eigenschaftsprofils
  • Entwicklung neuer Modellansätze unter Berücksichtigung der Ausgangsmaterialien mit deren spezifischen Umformeigenschaften welche das neuartige Verhalten im Verbund wiedergibt
  • Als Basis dienen Werkstoffmodelle der Halbzeuge sowie deren Anwendung in modifizierten Schichtmodellen