Prozessketten zum Verbundstrangpressen und Wärmebehandeln asymmetrischer Verbundprofile aus Aluminium und Titan

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Axel von Hehl; Dr.-Ing. Florian Nürnberger, seit 7/2014
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239636403

Das Ziel des neu beantragten Projektes ist, Prozessketten zur Fertigung von Verbundprofilen mit durchgehenden, festhaftenden Verstärkungselementen zu erarbeiten, einschließlich der dafür notwendigen werkstoff- und fertigungstechnischen Zusammenhänge.Ausgehend vom Stand der Forschung und den eigenen Vorarbeiten lassen sich die gemeinsam zu erarbeitenden Zusammenhänge wie folgt eingrenzen:1. Entstehung eines Werkstoffverbundes mittels StrangpressenUm ein Klemmen und Reißen des Verstärkungselementes zu vermeiden, wird der Reibkontakt erst im Bereich der Matrize hergestellt. Dazu wird das biegesteife Verstärkungselement gereinigt, vor-gewärmt und unter inerten Bedingungen von außen dem Presskanal zugeführt und vom Alumini-umstrang mitgeschleppt. Die notwendige Umlenkung des Pressstranges zwecks seitlicher Zufüh-rung lässt sich durch Einsatz einer ECAP-Matrize realisieren und damit außerdem die Fertigung asymmetrischer Verbundprofile. Im Vergleich zum Vorläuferprojekt soll mit der inertgasgespülten Reinigungs- und Vorwärmeinheit eine oxidrestfreie Diffusionsschicht eingestellt werden können. Somit ist ein tiefergehendes Verständnis hinsichtlich der Herstellung des Werkstoffverbundes mit-tels ECAP unter Berücksichtigung der Pressparameter sowie der Oberflächenbeschaffenheit und der Vorwärmung der von außen zugeführten Verstärkungselemente zu erarbeiten.2. Entwicklung der Maß- und Formänderungen entlang der ProzessketteAufgrund der Asymmetrie der Verbundprofile und den sehr unterschiedlichen Wärmeausdeh-nungskoeffizienten ist mit großen Maß- und Formänderungen zu rechnen. Hinweise über verzugs-kompensierende Ansätze bei stranggepressten Verbundprofilen sind in der Literatur nicht zu finden.Deshalb sind dahingehend tiefergehende Kenntnisse beim Strangpressen und während der Wär-mebehandlung zu erarbeiten, um hieraus Verzugskompensationsmöglichkeiten ableiten zu können.3. Veränderung der Verbindungszone und -eigenschaften durch WärmebehandlungDie Ergebnisse der ersten Vorhabensphase zeigen, dass die Verbindungsfestigkeit maßgeblich von der durch Diffusion entstehenden Verbindungszone abhängt. Daneben kommt die Festigkeit des Aluminiums als schwächeren der beiden Werkstoffe hinzu. Die Wärmebehandlung ist daher für die finalen Verbindungseigenschaften von zentraler Bedeutung. Arbeiten, die sich mit der modellhaften Beschreibung der bei der Wärmebehandlung entstehenden Verbindungseigenschaften beschäftigen, sind jedoch nicht bekannt.Daher sind tiefergehende Erkenntnisse über die Entstehung und Veränderung der Verbindungszone in Abhängigkeit von den Wärmebehandlungsbedingungen und eine modellhafte Beschreibung der resultierenden Verbindungseigenschaften zu erarbeiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Mirko Schaper, bis 7/2014