Description

Um die globalen CO2-Emissionen zu verringern, muss die stahlverarbeitende Industrie insbesondere für die Automobilfertigung in Bezug auf Umweltaspekte neue Wege finden. Insbesondere die Automobilproduktion muss das Potenzial von Masseeinsparungen in Neufahrzeugen mit dem Ziel einer Verringerung von vermeidbaren Emissionen sowie der Schonung nicht erneuerbarer fossiler Ressourcen ausschöpfen. Dies geschieht insbesondere im Wege des Strukturleichtbaus. Dabei kommt dem hochfesten Stahl eine besondere Rolle zu. Das Feinschneiden ist ein hochproduktives Verfahren der Blechbearbeitung und wird insbesondere im Automobilbau zur Komponentenfertigung eingesetzt. Bei der Bearbeitung hochfesten Stahles erreicht das Feinschneiden jedoch eine Prozessgrenze. Die Fließspannung von Stahl lässt sich im Wege einer Erhöhung der Blechtemperatur verringern. Eine Kombination des Feinschneidens hochfester Stahlwerkstoffe mit erhöhter Blechtemperatur ist somit vielversprechend und bietet das Potenzial, die Prozesskräfte zu senken und somit Stähle von höherer Festigkeit als bisher zu verarbeiten. Die thermomechanischen Wechselwirkungen im Zusammenspiel von Stahlwerkstoff und Feinschneidprozess werden in dieser Arbeit untersucht, um die Erweiterung des Prozessfensters des Feinschneidens durch Erwärmung des Stahlblechs zu befähigen.Um die Auswirkungen der Temperatur auf das Feinschneidergebnis bewerten zu können, ist ein Verständnis der werkstoffphysikalischen Gegebenheiten erforderlich. Dies wurde anhand von Analogieversuchen erarbeitet. Um die Belastung des Werkstoffes bei erhöhten Temperaturen erforschen und die Auswirkungen von der Temperatur und der Schnittgeschwindigkeit auf das Feinschneidergebnis analysieren und bewerten zu können, wurde das Feinschneiden von erwärmten Stahlblechen im Realversuch untersucht. Daraus wurde ein dehnungs-, dehnraten- und temperaturabhängiges Modell für die Fließspannung des Werkstoffes abgeleitet. Diese Untersuchungen dienten zur Ermittlung eines optimalen Prozessfensters, aus dem nach einer energetischen Bewertung Richtlinien für die Praxis erstellt wurden. Dieses wurde auf weitere Stahlwerkstoffe erweitert, wodurch eine verständnisbasierte und gezielte Bearbeitung ermöglicht wird. Eine Bilanz des CO2-Einsparpotenzials schließt die Arbeit ab.Die Ergebnisse der Arbeit befähigen zum gezielten Einsatz von induktiver Erwärmung beim Feinschneiden zur prozesssicheren Bearbeitung hochfester Stahlwerkstoffe.