ALTERNATIVEN ZUR WÄRMEBEHANDLUNG VON STÄHLEN FÜR DIE UMFORMINDUSTRIE

Verbesserte Einsatzfähigkeit mit DEW RC+T und Steeltec XTP-Technology

Die Kaltmassivumformung ist ein bewährtes Verfahren bei der Herstellung rotationssymmetrischer Komponenten. Für eine gute  Umformbarkeit werden Einsatzstähle Ferrit-Perlit- oder GKZ-geglüht. Diese Art der Wärmebehandlung ist jedoch sehr zeitintensiv und erfordert aufwändige Nachbehandlungen. Unsere Business Unit Deutsche Edelstahlwerke (DEW) hat gemeinsam mit Kaltumformern mit RC+T (Rapid Cooling + Tempering) ein alternatives Verfahren zur klassischen Wärmebehandlung entwickelt. Das Ergebnis: deutlich schlankere Prozessketten und verbesserte Materialeigenschaften.

Einsparpotential besser aussschöpfen

Eine weitere Innovation sind die XTP-Stähle unserer Business Unit Steeltec. Die Massivumformung, in jeder Hinsicht ressourcenschonend, hat das Potenzial in puncto Einsparungen gepaart mit einer hohen Leistungsfähigkeit des Endprodukts längst nicht ausgeschöpft. Dynamisch hochbelastete Bauteile benötigen eine extrem hohe Zähigkeit und Festigkeit des Ausgangsmaterials. Bislang gab es keine Lösung, mit der die Produkteigenschaften gleichzeitig kundenspezifisch, effizient und damit konkurrenzfähiger eingestellt werden konnten. Mit XTP-Stählen steht die Lösung bereit.

 

RAPID COOLING + TEMPERING TECHNOLOGIE

Das innovative Verfahren der Deutschen Edelstahlwerke für verbesserte Materialeigenschaften bei Einsatzstählen

Um eine gute Umformbarkeit von Stahl zu ermöglichen, ist nicht nur eine Wärmebehandlung notwendig. Hinzu kommen aufwändige, zeit- und kostenintensive Nachbehandlungen, etwa für eine anforderungsgerechte Mikrostruktur, Geradheit und Oberflächenqualität des Stahls.

Eine harte Schale und ein weicher Kern beim Bauteil sind wichtige Eigenschaften für einsatzgehärtete Bauteile wie Antriebswellen oder Antriebsstrang. Denn lange Lebensdauer und Prozesssicherheit ist eine Kombination aus Verschleißfestigkeit der Oberfläche und Duktilität des Produktkerns unter dynamischer Belastung. Je homogener und feinkörniger das Stahlgefüge, desto präziser lassen sich die mechanisch-technologischen Produkt­eigenschaften einstellen.

Mit dem neuen Verfahren Effizienz und Bauteilqualität erhöhen

Damit der Werkstoffzustand des Vormaterials den Anforderungen des Verarbeitungsprozesses und Endproduktes entspricht, sind mehrere Wärme- und Nachbehandlungen notwendig. Um den steigenden Anforderungen gerecht zu werden, entwickelten die Deutschen Edelstahlwerke gemeinsam mit Kunden eine technologische Alternative zur klassischen Wärmebehandlung mit signifikantem Mehrwert über die gesamte Prozesskette: DEW RC+T.  Mit dem temperaturgeregelten Walzverfahren und anschließendem Anlassen wird die klassische Ferrit-Perlit- bzw. GKZ-Glühung ersetzt. Kaltumformer sparen zeitintensive Prozessschritte ein und optimieren gleichzeitig die Stahleigenschaften für eine erhöhte Bauteilqualität.

Vorteile von Rapid Cooling + Tempering gegenüber FP und GKZ

Die Integration der Wärmebehandlung in den Walzprozess erlaubt Materialeigenschaften, die sich durch klassische Glühverfahren alleine nicht erzielen lassen.

  • Mikrostruktur ist feinkörnig und gleicht einem GKZ-geglühtem Gefüge
  • Gleichmäßiger Härteverlauf über den gesamten Querschnitt
  • Bessere Umformbarkeit
  • Glatte und riefenfreie Oberfläche im gewalzten Zustand
  • Geringere Entkohlungsneigung im Vergleich zu FP-gelglühten Material
  • Erhöhte Ausbringung durch reduzierte Zunderbildung
  • Besseres Ausgangsgefüge für weitere Oberflächenbehandlungen

Kontakt

 
0
Erwärmung auf 1.160 °C
0
30 Minuten halten und abkühlen an Luft
0
60 Prozent der Körner mit Grösse von 8 bis 10

Überzeugende Ergebnisse mit Rapid Cooling + Tempering

Ein Vergleich der Mikrostruktur, des Umformverhaltens sowie der Feinkornstabilität von umgeformten Bauteilen aus klassisch FP-geglühtem und aus DEW RC+T behandeltem Stahl zeigen deutliche Unterschiede. Klassisch geglühter Einsatzstahl, wie z.B. 20CrMo5, erfordert durch das zeilige Gefüge einen hohen Kraftaufwand beim Umformen. Im Vergleich zeichnet sich die temperaturgeregelt gewalzte und angelassene Variante durch ein feineres Korn sowie gleichmäßig verteilte, kugelige Karbide aus. Die Analyse beweist die Feinkornbeständigkeit: Nach dem Erwärmen auf 1160 °C, 30 Minuten halten und Abkühlen an der Luft, verfügen über 60 Prozent der Körner über eine Größe zwischen 8 und 10 (gemäß ISO 643).

XTREME PERFORMANCE TECHNOLOGY

Der thermomechanische Prozess von Steeltec eröffnet neues Potenzial für Standardwerkstoffe

Die Kalt- und Halbwarmumformung kommt bei kundenindividuell hohen Anforderungen an das Endprodukt zum Einsatz: enge geometrische Toleranzen, eine hohe Oberflächenqualität, ein gleichmäßiges sowie defektfreies Werkstoffgefüge und hervorragende Zähigkeiten und Festigkeiten. Der Stahl mit seinem Gefüge und seinem Zähigkeits- und Festigkeitsverhältnis hat dabei entscheidenden Einfluss auf die Effizienz beim Herstellprozess und das Erreichen der bauteilspezifisch gewünschten Produktattribute.

Werkstoffpotenziale nutzbar machen

Eine Möglichkeit, um die Kalt- und Halbwarmumformbarkeit, die Zähigkeit und Dauerfestigkeit von Stahlwerkstoffen zu erhöhen und wettbewerbsfähigere Endprodukte zu erzeugen, ist der neuartige thermomechanische Prozess in Kombination mit einer kontrollierten, beschleunigten Abkühlung bei der Produktion des Vormaterials: die Xtreme Performance Technology (XTP) von Steeltec. Mit XTP werden nachweislich neue Freiheitsgrade eröffnet, um das Eigenschaftspotenzial von Standardwerkstoffen zielführend auszuschöpfen und Prozessschritte über die Wertschöpfungskette vom Vormaterial bis zum Endprodukt einzusparen.

Vorteile von Stahl mit XTP-Technology (Beispiel 7MnB8 XTP)

  • Einsparung von zusätzlichen Wärmebehandlungsprozessen
  • Mittlere Festigkeit und hochfeste Varianten möglich
  • Mittlere Festigkeit: Hohe Kerbschlagwerte für die Kaltumformung
  • Hohe Festigkeit: Sehr gute Zähigkeitseigenschaften für die mechanische Bearbeitung

 

Potentielles Anwendungsbeispiel: Kugelzapfen

Ein klassisches Anwendungsbeispiel für ein kaltmassivumgeformtes Bauteil sind Kugelzapfen. Diese befinden sich in Lenkgestängen, Zug- und Druckstreben und Spurstangen von Kraftfahrzeugen. Das Bauteil wird auf vielfältige Weise statisch, zyklisch und dynamisch belastet. Die dynamischen Lasten sind kurze, harte Schläge, wie sie z.B. vom Überfahren einer Schwelle oder eines Bordsteins herrühren können. Standardmäßig werden für die Herstellung von Kugelzapfen Einsatz- oder Vergütungsstähle verwendet.

INFORMATIONEN UND DOWNLOADS

 

Steeltec:

(Kontaktdaten finden Sie ebenfalls in den Broschüren)

XTP Broschüre: Xtreme Performance Technology
Datenblatt: Mikrolegierter Stahl 7MnB8 XTP

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