Grundlegende Untersuchung zur Eigenschaftsgradierung pressgehärteter Bauteile durch partielle Zwischenkühlung

Beschreibung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem partiellen Presshärten mit Zwischenkühlung durch Strahlungsaustausch in der TemperBox® zur gezielten Gradierung mechanischer Eigenschaften höchstfester Mangan-Bor-Stähle. Angesichts wachsender Anforderungen an Crashsicherheit und Leichtbau in der Automobilindustrie bietet diese Technologie die Möglichkeit, lokale Eigenschaftsunterschiede innerhalb eines Bauteils zu realisieren. Ziel war die Entwicklung eines umfassenden Prozessverständnisses zur gezielten Einstellung der mechanischen Eigenschaften. Untersucht wurden die relevanten Einflussgrößen auf ebenen und umgeformten Versuchsbauteilen aus den Werkstoffen 22MnB5 und 8MnB7, darunter die Zwischenkühlzeit, die Transferzeit, die Maskengeometrie, der Maskenabstand sowie die Blechdicke. Ein erweitertes JMAK-Modell zur Abbildung der Phasentransformationskinetik sowie temperatur-, phasen- und dehnratenabhängige Fließkurven wurden in neue Materialmodelle integriert und experimentell validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass das partielle Presshärten durch Strahlungsaustausch eine reproduzierbare Eigenschaftsgradierung ermöglicht und durch präzise Simulation der Wärmestrahlungsdynamik die Bauteilauslegung effizient unterstützt. Der erarbeitete Ansatz erlaubt die gezielte Auslegung der Maskengeometrie auf Basis der gewünschten mechanischen Eigenschaften – auch bei komplexen Geometrien wie einer gepatchten B-Säule.