Forschung
Feinkornwalzen - Photo: Ralf-Buechler
29.07.2020

Werkstoffeigenschaften verbessern dank Feinkornwalzen

IPH erforscht neues Verfahren zur Einstellung eines ultrafeinen Gefüges in Stahlbauteilen

Kann das Querkeilwalzen die Eigenschaften eines Werkstoffs verbessern? Dieser Frage gehen Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH im Forschungsprojekt „Feinkornwalzen“ nach.
 
Ihr Ziel ist es, mittels eines einfachen Walzprozesses ein ultrafeines Gefüge einzustellen und so die Festigkeit und Duktilität von Stahlbauteilen zu erhöhen.  Beim Querkeilwalzverfahren werden üblicherweise Vorformen für Bauteile hergestellt, die anschließend im Schmiedeprozess ausgeformt werden.
 
Welche Möglichkeiten das Querkeilwalzen noch bietet, erproben die Ingenieurwissenschaftler des IPH im neuen Forschungsprojekt
„Feinkornwalzen“.
Die Wissenschaftler wollen durch das Walzen nicht die Geometrie der Bauteile verändern, sondern die Gefügestruktur. Diese Veränderung ist nicht mit bloßem Auge ersichtlich: Ein Zylinder bleibt ein Zylinder. Der Unterschied steckt im Inneren des Werkstücks. Die kleinen Partikel, aus denen der Werkstoff besteht, werden zu einem ultrafeinen Gefüge gewalzt.
Das hat den Vorteil, dass das Material eine höhere Festigkeit und Duktilität aufweist. Damit ist es möglich, kleinere und leichtere
Bauteile zu konstruieren, die trotzdem hohen Belastungen standhalten –
beispielsweise für den Leichtbau.
 
Um ein ultrafeines Gefüge einzustellen, werden bisher zum Beispiel Verfahren wie „Equal Channel Angular Extrusion“ (ECAE) und „High Pressure Torsion“ (HPT) genutzt. Diese können allerdings nur schwer in bestehende industrielle Fertigungsketten implementiert werden, da sie spezielle Maschinen benötigen und mit einem hohen zeitlichen Aufwand verbunden sind. Mit dem Feinkornwalzen wollen die IPH-Ingenieure eine Möglichkeit schaffen, mit bestehenden Querkeilwalzanlangen die Werkstoffeigen-schaften zu verbessern. Schmiedeunternehmen könnten damit hohe Anschaffungskosten vermeiden und das Feinkornwalzen flexibel in schon bestehende Produktionsabläufe integrieren.
 
Derzeit legen die IPH-Ingenieure einen Querkeilwalzprozess aus, der zwar das Gefüge verändert, aber nicht die Geometrie des Bauteils. Anschließend untersuchen sie in Simulationsstudien und Experimenten, welche Parameter einen Einfluss auf den Prozess des Feinkornwalzens haben. Dazu variieren sie beispielsweise den Schulterwinkel, den Keilwinkel, die Umformgeschwindigkeit und die Temperatur des Werkstoffs sowie des Werkzeugs. Zudem untersuchen die Wissenschaftler, wie sich das Gefüge verändert, wenn das Bauteil nach dem Walzen in Öl, Wasser oder an der Luft abgekühlt wird. Ziel der Forscher ist es, aus den untersuchten
Parameterkombinationen ein Prozessfenster abzuleiten, das einen Walzprozess ermöglicht, bei dem sich das Gefüge wie gewünscht verändert und die Korngröße nach dem Walzen im ultrafeinkörnigen Bereich liegt.
 
Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert und läuft zwei Jahre.

Schlagworte

Entwicklung

Verwandte Artikel

27.03.2025

GravitHy erhält Finanzierung von 60 Millionen Euro

GravitHy, künftiger Produzent von kohlenstoffarmem Eisen für die grüne Stahlproduktion, hat eine Finanzierungsrunde in Höhe von 60 Millionen Euro bekannt gegeben. Sie umf...

CO2 CO2-Emissionen Dekarbonisierung Direktreduktion Eisenerze Elektrolyse Elektrolyseur Emissionen Energie Energiewende Entwicklung EU Finanzierung Fonds Frankreich Gesellschaft Handel HZ Industrie ING Investition Japan Klima Koks Lieferung Primetals Produktion Produktionsprozess Rio Tinto Roheisen Roheisenerzeugung Schrott Service Stahl Stahlerzeugung Stahlindustrie Stahlproduktion Strategie Unternehmen USA Vertrieb Wasserstoff Wettbewerb Wirtschaft Zusammenarbeit
Mehr erfahren
Auf der Messe Coiltech wird thyssenkrupp Steel das CO2-reduzierte bluemint® Hochleistungs-Elektroband vorstellen
26.03.2025

thyssenkrupp Steel stellt neues Hochleistungs-Elektroband vor

thyssenkrupp Steel stellt CO₂-reduziertes Hochleistungs-Elektroband vor, das sich durch einen sehr niedrigen Ummagnetisierungsverlust und eine hohe mechanische Festigkeit...

Automobil BMW Bund CO2 Elektroband Energie Entwicklung Essen EU Forschung Forschungsprojekt HZ Industrie ING Innovation KI Klima Klimaschutz LED Lehrstuhl Messe Produktion Produktionsprozess RWTH RWTH Aachen Stahl Studie Thyssenkrupp Steel Europe Thyssenkrupp Steel Europe AG Transformation Umwelt USA Veranstaltung Werkstoff Werkstoffe Wirtschaft Zusammenarbeit
Mehr erfahren
Vorstand der thyssenkrupp Steel Europe AG
25.03.2025

thyssenkrupp Steel strafft Top-Management

thyssenkrupp Steel verzichtet auf die Besetzung der bisherigen fünften Vorstandsposition und reduziert die oberste Führungsebene deutlich

Aufsichtsrat Duisburg Entwicklung EU Produktion Stahl Strategie Thyssenkrupp Steel Europe Transformation Unternehmen Vertrieb Vorstand Wettbewerb
Mehr erfahren
Von links: Tekin Nasikkol, Gesamtbetriebsratsvorsitzender thyssenkrupp Steel, Dennis Grimm, Sprecher des Vorstands von thyssenkrupp Steel, Stéphane Séjourné, Exekutiv-Vizepräsident für Wohlstand und Industriestrategie und Mona Neubaur, Ministerin für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
21.03.2025

EU-Kommissar erläutert Aktionsplan bei thyssenkrupp Steel

Exekutiv-Vizepräsident der EU-Kommission Stéphane Séjourné hat den europäischen Stahlaktionsplan in Duisburg präsentiert. Die Schwerpunkte liegen auf dem Handelsschutz un...

CO2 Dekarbonisierung Deutschland Duisburg Energie Entwicklung EU-Kommission Gesellschaft Handel Industrie ING Investition KI Klima Klimaschutz Metallindustrie Neubau NRW Politik Produktion Stahl Stahlindustrie Stahlproduktion Strategie Thyssen thyssenkrupp Transformation Unternehmen Vorstand Weiterbildung Wettbewerb Wirtschaft
Mehr erfahren
20.03.2025

European Steel and Metals Action Plan vorgestellt

Die EU-Kommission hat den European Steel and Metals Action Plan vorgestellt. Das Ziel: Die Wettbewerbsfähigkeit der Stahlindustrie in Deutschland und Europa sichern.

Anpassung Berlin Bund CO2 Deutschland Energie Entwicklung EU-Kommission EU-Safeguards Handel Industrie ING Klima Klimaneutralität Politik Stahl Stahlindustrie Unternehmen Wettbewerb Wettbewerbsfähigkeit Wirtschaft
Mehr erfahren