Laserkantenveredlung von Blechwerkstoffen zur Verbesserung der Kanteneigenschaften
Verfasser:
Dr.-lng. Michael Dölz, M.Sc. Dongsong Li, Univ.-Prof.Dr. Sebastian Münstermann, Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen - Dipl.-Ing. Stefanie Linnenbrink, Dr.-lng. Judith Kumstel, Dr.-lng. Edgar Willenborg, Prof. Dr. rer. nat. Constantin Leon Häfner, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik Aachen
76 Seiten - 79,00 EUR (sw, 48 teils farbige Abb., 4 Tab.) 
ISBN 978-3-86776-644-9
Zusammenfassung
Ziel des Vorhabens war, ein lasergestütztes Kantennachbearbeitungsverfahren zu entwickeln, wodurch die Verarbeit- und Beanspruchbarkeit von Mehrphasenstählen deutlich verbessert werden kann. Als Werkstoffe wurden der Dualphasenstahl DP1000 mit einer Blechstärke von 1,5 mm und ein bainitischer Stahl mit der Blechstärke 3,8 mm ausgewählt.
Zunächst wurden grundlegende Untersuchungen zur Verfahrensentwicklung der laserge-stützten Kantenveredlung durchgeführt, was die Bestimmung von Prozessfenstern sowie eine Robustheits- und Reproduzierbarkeitsanalyse für beide Projektwerkstoffe beinhaltete. In Schwingversuchen, Lochaufweitungs- und Diabolotests konnte anschließend gezeigt werden, dass durch das Laserverschmelzen von Defekten und die Gefügeänderung sowie die Entgratung eine signifikante Steigerung des Umformgrades und der Dauerfestigkeit im Bereich der Kanten an Dualphasenstählen erzielt werden kann.
Begleitend zu den experimentellen Versuchen wird eine skalenübergreifende FE-Simulation der Prüfverfahren eingesetzt, um die lokalen Einflüsse der entstehenden Oberflächenrauheit durch Laserkantenveredlung zu evaluieren. Abschließend wurde das Potential der Laserkantenveredlung an 2 Demonstratoren gezeigt, die von Mitgliedern aus dem projektbegleitenden Ausschuss zur Verfügung gestellt wurden.
Förderhinweis
Das IGF-Vorhaben „Laserkantenveredlung von Blechwerkstoffen zur Verbesserung der Kanteneigenschaften" der Forschungsvereinigung EFB e.V. wurde unter der Fördernummer AiF 20931N über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 586 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.
Summary
This report describes the research results of the IGF project No. 20931N funded by the AiF under the title: "Laser edge remelting of sheet metal parts to improve edge properties". The project aims to develop a laser-assisted edge-finishing process that can significantly improve the processability and stress ability of multiphase steels. The materials selected were the dual-phase steel DP1000 with a sheet thickness of 1.5 mm and bainitic steel with a sheet thickness of 3.8 mm.
First of all, basic investigations were carried out on the process development of laser-assisted edge finishing, which included the determination of process windows as well as a robustness and reproducibility analysis for both project materials. In fatigue tests, hole expansion, and diabolo tests, it was subsequently shown that a significant increase in the degree of forming and the fatigue strength in the area of the edges on dual-phase steels can be achieved by the laser melting of defects and the change in microstructure as well as the deburring of the edges.
In addition to the experimental tests, a multi-scale FE simulation of the test procedures is carried out to evaluate the local influences of the stress state due to the surface roughness caused by laser polishing. Finally, the potential of laser edge finishing was shown on 2 demonstrators provided by members of the committee accompanying the project.
Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Ziele des Projektes
2 Durchgeführte Arbeiten und Ergebnisse
2.1 Entwicklung der Laserkantenveredlung
2.1.1 Versuchsumgebung
2.1.2 Werkstoffe
2.2 Eigenschaften laserveredelter Kanten
2.2.1 Charakterisierung der Oberflächentopografie
2.2.2 Gefügecharakterisierungen und Härteuntersuchungen an umgeschmolzenen Kanten
2.2.3 Mechanische Eigenschaften laserveredelter Kanten
2.3 Durchführung und Bewertung der skalenübergreifenden Modellierungen
3 Projektergebnisse
3.1 Wissenschaftlich-technischer Nutzen der Ergebnisse, insbesondere für KMU
4 Literaturverzeichnis
