Oberflächenmodifizierung und Entwicklung einer Auswertemethodik zur Verschleißcharakterisierung im Presshärteprozess

Surface modification and development of an evaluation methodology for wear characterization in the hot stamping process

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-163224
  • Das wachsende Umweltbewusstsein und der stetige Anstieg der Fahrzeugzahlen stellen in der Automobilindustrie zentrale Herausforderungen dar, um neue Fahrzeugkonzepte zu entwickeln. Zur Sicherstellung der Insassensicherheit bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion findet als etabliertes Fertigungsverfahren das Presshärten Anwendung. Im Vergleich zu konventionellen Umformverfahren sind die Werkzeuge aufgrund der hohen thermo-mechanischen Beanspruchungen massiven Verschleißerscheinungen ausgesetzt. Um eine gleichbleibende Bauteilqualität sicherzustellen und den Wartungsaufwand zu reduzieren, ist ein geeigneter Verschleißschutz der Werkzeuge erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei AnsätzeDas wachsende Umweltbewusstsein und der stetige Anstieg der Fahrzeugzahlen stellen in der Automobilindustrie zentrale Herausforderungen dar, um neue Fahrzeugkonzepte zu entwickeln. Zur Sicherstellung der Insassensicherheit bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion findet als etabliertes Fertigungsverfahren das Presshärten Anwendung. Im Vergleich zu konventionellen Umformverfahren sind die Werkzeuge aufgrund der hohen thermo-mechanischen Beanspruchungen massiven Verschleißerscheinungen ausgesetzt. Um eine gleichbleibende Bauteilqualität sicherzustellen und den Wartungsaufwand zu reduzieren, ist ein geeigneter Verschleißschutz der Werkzeuge erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Ansätze verfolgt, um die Verschleißbeständigkeit von Presshärtewerkzeugen zu erhöhen. Zu diesem Zweck kam das Laserstrahllegieren sowie das Oberflächenbeschichten zum Einsatz. Der Fokus der Untersuchungen lag darauf, den Einfluss unterschiedlicher Legierungselemente und Elementkonzentrationen auf das Verschleißverhalten abzuleiten. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der Arbeit lag in der Entwicklung einer Auswertemethodik zur quantitativen Beschreibung des Oberflächenverschleißes, wodurch eine Bewertung der modifizierten Oberflächen im Hinblick auf die Verschleißneigung ermöglicht wurde. Im letzten Schritt erfolgte zur Sicherstellung der Anwendbarkeit der Oberflächenmodifizierung für den Presshärteprozess eine Übertragbarkeit auf einfache Bauteilgeometrien.show moreshow less
  • Growing environmental awareness and the steady rise in vehicle numbers are key challenges for the automotive industry to develop new car concepts. Hot stamping is an established manufacturing process for ensuring occupant safety while reducing the component weight. Compared with conventional forming processes, the tools are subject to massive wear due to the high thermo-mechanical stresses. In order to ensure consistent component quality and reduce maintenance, a suitable wear protection of the tools is required. In this work, two approaches were investigated to increase the wear resistance of hot stamping tools. For this purpose, a laser alloying process and surface coatings were used. TheGrowing environmental awareness and the steady rise in vehicle numbers are key challenges for the automotive industry to develop new car concepts. Hot stamping is an established manufacturing process for ensuring occupant safety while reducing the component weight. Compared with conventional forming processes, the tools are subject to massive wear due to the high thermo-mechanical stresses. In order to ensure consistent component quality and reduce maintenance, a suitable wear protection of the tools is required. In this work, two approaches were investigated to increase the wear resistance of hot stamping tools. For this purpose, a laser alloying process and surface coatings were used. The focus of the investigation was on deriving the influence of different alloying elements and element concentrations on the wear behavior. Another essential part of this work was the development of a suitable evaluation methodology in order to determine the wear volume, which enables an evaluation of the different modified surfaces regarding their wear tendency. In the final step, the surface modification was transferred to simple component geometries to ensure its applicability to the hot stamping process.show moreshow less

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Metadaten
Author:Franziska Neubauer
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-163224
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-407-3
ISBN:978-3-96147-407-3
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (363)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Tino Hausotte, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Marion Merklein, Michael Schmidt
Advisor:Marion Merklein
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2021
Date of online publication (Embargo Date):2021/04/26
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2020/12/16
Release Date:2021/04/27
Tag:Auswertemethodik; Beschichten; Laserstrahllegieren; Oberflächenmodifizierung; Presshärten; Verschleißcharakterisierung
SWD-Keyword:Formhärten; Verschleißprüfung; adhäsiver Verschleiß; Verschleißschutz; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Tribologie; Produktionstechnik
Length/size:ix, 177 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-406-6
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 67 Industrielle Fertigung / 671 Metallverarbeitung und Rohprodukte aus Metall
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International