Schmieden von stahlummantelten Titanhalbzeugen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461918196

Im Fokus des beantragten Forschungsvorhabens stehen die Entwicklung und die Untersuchung einer neuen Strategie für die fehlerfreie Titanumformung komplexer Bauteilgeometrien, mit der sich die Titanbauteile drucküberlagert umformen lassen. Hierfür werden die Rohlinge gezielt mit einer Stahlummantelung versehen und anschließend gemeinsam umgeformt. Der Stahlmantel nimmt in diesem Fall den Temperaturgradienten auf, welcher aufgrund des Kontaktes mit dem Werkzeug und der Umgebung entsteht. Er dient gleichzeitig als Schutz gegen Oxidation und Adhäsion des Werkstücks. Mit diesem Verfahren ist es möglich einwandfreie Titanbauteile ohne isotherme Prozessführung umformtechnisch herzustellen. Durch den Einsatz einer Stahlkapsel ist eine Verbesserung des Umformverhaltens im Randbereich der Titanhalbzeuge zu erwarten, wodurch das resultierende Gefüge, sowie das Eigenschaftsprofil positiv beeinflusst werden. Bei einer anschließenden Bearbeitung wird der Stahlmantel vollständig entfernt, ohne dabei große Verluste an dem schwer zu recycelnden Titanwerkstoff hinzunehmen. Zusätzlich wird durch den Gegendruck der Kapsel eine Steigerung des Umformvermögens im Sinne einer hydrostatischen Umformung erwartet.Im Rahmen des Forschungsprojektes werden unterschiedliche Fertigungsverfahren der eingekapselten Halbzeuge in Betracht gezogen (Spark-Plasma-Sintering, Reibschweißen, Heißisostatisches Pressen), deren Einfluss auf die Umformbarkeit des Halbzeuges in Abhängigkeit der Prozessparameter untersucht werden soll. Die Auslegung des Umformprozesses wird zusätzlich durch numerische Prozessmodellierung mittels FEM begleitet, wodurch eine Auswahl der optimalen Prozessparameter bezüglich der Halbzeuggeometrie und Werkstücktemperatur erfolgt. Anschließend werden die experimentellen Umformversuche durchgeführt, um die Prozessgrenzen des neuen Verfahrens, basierend auf der resultierenden Bauteilqualität, zu definieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen