INHALTSVERZEICHNIS
VERZEICHNIS DER FORMELZEICHEN UND ABKÜRZUNGEN
1. EINLEITUNG .................................................. 1
2. STAND DER TECHNIK ........................................... 3
2.1. Anforderungen an Karosseriestähle für
Strukturbauteile ....................................... 3
2.2. Eigenschaften hochfester Karosseriestähle .............. 6
2.2.1. Möglichkeiten zur Festigkeitssteigerung von
Stählen ......................................... 6
2.2.2. Klassifizierung hochfester Mehrphasenstähle
sowie hochfester und zugleich hochduktiler
TWIP Stähle ..................................... 7
2.2.3. Verformungsinduzierte Umwandlungsmechanismen ... 10
2.3. Herstellungsprozess von Strukturbauteilen ............. 12
2.4. Verfahrensgrenzen im Tiefziehprozess .................. 13
2.5. Werkstoffqualifizierung für den Einsatz von
Karosseriestählen ..................................... 16
2.6. Besonderheiten bei der Umformung und Prüfung
hochfester Stähle ..................................... 22
2.6.1. Relevante Versagensarten ....................... 22
2.6.2. Umformprozesse mit Biegeanteilen ............... 23
2.6.3. Umformen von Schnittkanten ..................... 24
3. ZIELSETZUNG UND VORGEHENSWEISE ............................. 29
4. BESCHREIBUNG DER EINGESETZTEN VERSUCHE UND METHODEN ........ 32
4.1. Methoden der Werkstoffcharakterisierung ............... 32
4.1.1. Bestimmung der mechanischen Eigenschaften ...... 32
4.1.2. Gefüge-und Bruchflächenuntersuchungen .......... 32
4.2. Untersuchung der Umform- und Bauteileigenschaften ..... 34
4.2.1. Makroskopische Ermittlung der auftretenden
Formänderungen und der erreichten
Festigkeiten ................................... 34
4.2.2. Mikroskopische Ermittlung der lokalen
Formänderung ................................... 38
4.2.3. Bestimmung der Grenzformдnderungskurven ........ 40
4.3. Modellversuche zur Untersuchung des Umform- und
Rissverhaltens ........................................ 42
4.3.1. Freier Biegeversuch ............................ 42
4.3.2. Modifizierter Duncan Shabel Test ............... 43
4.3.3. Lochaufweitungsversuch ......................... 47
4.4. Simulationsaufbau ..................................... 52
4.4.1. Materialbeschreibung ........................... 52
4.4.2. Randbedingungen ................................ 57
5. AUSWAHL UND CHARAKTERISIERUNG DER VERSUCHSWERKSTOFFE ....... 63
5.1. Auswahl der Versuchswerkstoffe ........................ 63
5.2. Charakterisierung der Versuchswerkstoffe .............. 64
5.2.1. Zusammensetzung und Gefügecharakterisierung .... 64
5.2.2. Mechanische Eigenschaften ...................... 68
5.3. Bestimmung der Grenzformänderung ...................... 75
6. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN - MODELLVERSUCHE ............. 78
6.1. Biegung ohne Zugspannungsüberlagerung ................. 78
6.1.1. Ermittlung des minimalen Biegeradius im
freien Biegeversuch ............................ 78
6.1.2. Korrelation der Ergebnisse des freien
Biegeversuchs mit der Simulation ............... 82
6.2. Biegung mit Zugspannungsüberlagerung .................. 85
6.2.1. Definition und Ermittlung des kritischen
Verhältnisses von Stempelkantenradius zu
Blechdicke im modifizierten Duncan
Test ........................................... 85
6.2.2. Korrelation der Ergebnisse des modifizierten
Duncan Shabel Tests mit der Simulation ......... 99
6.2.3. Untersuchung weiterer Einflussfaktoren
mittels der Simulation ........................ 103
6.3. Umformen von Schnittkanten ........................... 105
6.3.1. Charakterisierung der unverformten
Lochaufweitungsprobe .......................... 106
6.3.2. Charakterisierung der verformten
Lochaufweitungsprobe .......................... 112
6.3.3. Untersuchung prozessbedingter
Einflussgrößen: Formänderungszustand .......... 120
6.3.4. Untersuchung prozessbedingter
Einflussgrößen: Schnittkantenqualität ......... 125
6.3.5. Untersuchung funktionsbedingter
Einflussgrößen: Blechdicke und Werkstoff ...... 136
6.3.6. Korrelation der Ergebnisse des
Lochaufweitungsversuchs mit der Simulation .... 142
7. EXPERIMENTELLE UNTERSUCHUNGEN - REALBAUTEILE .............. 147
7.1. Untersuchung hochfester Serienbauteile -
Verifizierung der Ergebnisse aus den
Modeilversuchen ...................................... 147
7.1.1. Umformprozesse mit Biegeanteilen .............. 147
7.1.2. Umformen von Schnittkanten .................... 149
7.2. Modifizierung einer Serienmethode für den Einsatz
hochfester und zugleich hochduktiler Stähle .......... 152
7.2.1. Umformeigenschaften und
beim Umformen ................................. 152
7.2.2. Untersuchung der Bauteileigenschaften ......... 157
7.2.3. Untersuchung des Crashverhaltens .............. 160
8. DISKUSSION DER ERGEBNISSE ................................. 171
8.1. Werkstoffverhalten im Herstellungsprozess und
Ableitung von Empfehlungen zur prozesssicheren
Umformung ............................................ 171
8.2. Einsatzpotenzial hochfester und zugleich
hochduktiler Strukturbauteile ........................ 182
9. ZUSAMMENFASSUNG ........................................... 185
10. LITERATURVERZEICHNIS ...................................... 188
11. ANHANG .................................................... A-1
11.1. Randbedingungen der experimentellen
Untersuchungen ...................................... A-1
11.1.1. Probenformen ................................ A-1
11.1.2. Stempelformen ............................... A-3
11.1.3. Metallographie .............................. A-3
11.2. Ergebnisse - Werkstoffcharakterisierung ............. A-5
11.3. Ergebnisse - Modellversuche ........................ A-16
11.4. Ergebnisse - Realbauteile .......................... A-21
Lebenslauf
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