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

Präsentation auf der wire & Tube 2022 in Düsseldorf
17.01.2025

Wire und tube präsentieren sich in Mexiko

Mexiko ist ein großer Markt für die Draht- und Kabel-, die drahtverarbeitende und die Rohrindustrie sowie deren Zulieferer. Mit Spannung werden die Fachmessen wire Mexico...

Automobil Brasilien China Draht Energie Entwicklung Essen EU Forschung Getriebe Handel Industrie ING Japan Kanada Klima Messe Modernisierung Montage OECD Produktion Profile Rohre Stahl Stahlrohre Transport Tube Unternehmen USA Wettbewerb Wirtschaft
Mehr erfahren
SIP-Technologie zum Einblasen von Sauerstoff installiert am Hochofen Nr. 1 von thyssenkrupp Steel Europe in Schwelgern.
13.01.2025

Forschung für Dekarbonisierung von Hochöfen gefördert

Das Forschungsprojekt widmet sich der Kohlenstoffreduktion im Hochofen mittels Einblasen von Wasserstoff. Das Vorhaben erhielt von der EU über den Forschungsfond für Kohl...

CO2 Eisenerze Emissionen Entwicklung EU Förderung Forschungsprojekt Hochofen IMU Industrie ING Innovation K1-MET Klima Kohlenstofffrei Metallindustrie Primetals Produktion SIP Stahl Stahlerzeugung Stahlindustrie Thyssen thyssenkrupp Thyssenkrupp AT.PRO tec GmbH Thyssenkrupp Steel Europe Transformation Umwelt Unternehmen VDEh Voestalpine Wasserstoff Wasserstoffbasiert Wirtschaft
Mehr erfahren
Beide Unternehmen richten sich näher an die Kunden aus.
09.01.2025

SICK und Endress+Hauser starten Kooperation

Die Gasanalyse- und Durchflussmesstechnik von SICK ist nun integraler Bestandteil des Instrumentierungsportfolios von Endress+Hauser. Die Kooperation hat das Ziel, Kundin...

Anlagen Automation Automatisierung China CO2 DSV Entwicklung Erdgas EU Gasreinigung Gesellschaft IBU Industrie ING Innovation Kooperation Logistik Messtechnik Messung Partnerschaft Produktion Prozessautomatisierung Service Stahl Technik Transformation Umwelt Unternehmen USA Vereinbarung Vertrieb Wasserstoff Zusammenarbeit
Mehr erfahren
08.01.2025

Swiss Steel führt bleifreien Automatenstahl ein

Damit begegnet das Unternehmen den wachsenden Umweltanforderungen. Automatenstähle zeichnen sich durch ihre besondere Eignung für die effiziente und präzise Fertigung von...

Automobil Elektrolichtbogenofen Emissionen Entwicklung EU Frank Koch Green Steel Handel Industrie ING Innovation Klima Lichtbogenofen Maschinenbau Nachhaltigkeit Produktion Rohstoffe Schrott Sinter Stahl Stahlerzeugung Stahlindustrie Stahlproduktion Swiss Steel Group Transformation Transformationsprozess Umwelt Unternehmen Wettbewerb
Mehr erfahren
Dr. Kai Oppat
21.12.2024

Veränderungen im Vorstand der Knauf Interfer SE

Dr. Kay Oppat, Chief Transformation Officer (CTO) der Knauf Interfer SE, wird plangemäß aus dem Vorstand des Unternehmens zum 31.12.2024 ausscheiden

Aufsichtsrat Distribution Entwicklung EU Knauf Interfer Knauf Interfer SE Stahlhandel Strategie Transformation Transformationsprozess Unternehmen
Mehr erfahren