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Projekt A9: Experimentelle Charakterisierung und thermomechanische Modellierung des Presshärtens

Ansprechpartner: Rohith Uppaluri

Motivation und Ziele:
Presshärten ist eine effektive Produktionsmethode für hochfeste, crashresistente Automobilbauteile unter minimaler Rückfederung. Während des Presshärtevorgangs wird das Bauteil deformiert und im Niederhalter abgeschreckt, um aus einem austenitischen Struktur eine martensitische zu erhalten. Dabei ändert sich die Kornstruktur und es kommt zu einer Spannungsrelaxation. Dies beeinflusst die Martensitstarttemperatur und die Eigenspannungen im fertigen Bauteil. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein thermodynamisch konsistenter Ansatz gewählt, um die oben genannten Punkte abzubilden und um deren Auswirkung auf die finalen Eigenschaften des Bauteils zu berücksichtigen. Das Modell beschreibt den Einfluss des Anfangsspannungszustands im austenitischen Gefüge und den Einfluss der Deformation aus der Formgebung auf die martensitische Phasenumwandlung. Die Parameter des Materialmodells werden durch thermomechanische Experimente an Blechproben mittels Gleeble bestimmt.

 

Methoden Ergebnisse
 Experimente: (Themomechanische Versuche an der Gleeble 3150)
  • Zugversuche unter verschiedenen Temperaturen und Dehnungsraten
  • Spannungsrelaxations- und Kriechversuche
  • Beobachtung des Kornwachstums während der Austenitisierung
  • Erstellen von ZTU Diagrammen
Modellierung:
  • Thermodynamische konsistente Plastizitätstheorie
  • Martensitische Phasenumwandlung
  • Presshärten einer B-Säulenkomponente
 Experimente:
  • Starkes Spannungsrelaxationsverhalten im austenitischen Zustand
  • Spannungsrelaxation der martensitischen Struktur sogar bei Raumtemperatur
  • ZTU Diagramme aus Experimenten stimmen mit Literatur qualitativ überein
  • Moderates Kornwachstum konnte bei vorgeschlagener Austenitisierungstemperatur beoboachet werden
Materialmodell:
  • Abbildung von Verfestigung, dynamische/statische Erholung
  • Parameterstudie zum Presshärten einer B-Säulenkomponente