Aktuelle Bestrebungen, die CO2-Emissionen zu verringern, erfordern insbesondere im Automobilbau in zunehmendem Maße die Verwendung moderner Stähle zur Herstellung von Hochleistungsbauteilen in Leichtbauweise sowie die Realisierung energieeffizienter und ressourcenschonender Fertigungsprozesse. Bainitisch umwandelnde Stähle erreichen Festigkeiten und Duktilitäten, die denen von Vergütungsstählen ähnlich oder sogar überlegen sind und ermöglichen zudem die gezielte Gefügeausbildung und Einstellung der gewünschten Bauteileigenschaften direkt aus der Schmiedewärme, wodurch nachfolgende Wärmebehandlungsschritte wie das Anlassen entfallen und eine Verkürzung der Prozesskette erreicht werden kann. Da die Werkstoffumwandlung und die Gefügeausbildung während der Abkühlung aus der Schmiedewärme in einer verkürzten Prozesskette durch eine Vielzahl von Prozessparametern beeinflusst werden, sind derzeit allerdings noch erhebliche Sicherheitszuschläge in der Auslegung und Prozessführung notwendig, um die geforderte Bauteilqualität zuverlässig zu gewährleisten.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde auf der Basis elektromagnetischer Prüfverfahren und hochtemperaturbeständiger Sensoren ein neuartiges und unter industriellen Randbedingungen einsetzbares Prüfsystem entwickelt, das bereits während der Abkühlung aus dem Austenitgebiet eine zerstörungsfreie In-situ-Erfassung und grafische Darstellung der realen Werkstoffumwandlung und Gefügeausbildung in Stahlbauteilen ermöglicht. Die zuverlässige Erfassung des zeitlichen Umwandlungsverlaufs sowie die Charakterisierung und Quantifizierung der Gefüge- und Mischgefügeausbildung online im Prozessablauf leistet somit einen erheblichen Beitrag, um sowohl eine an das Einzelteil angepasste, individuelle Steuerung und Optimierung der Abkühlparameter als auch eine Online-Qualitätssicherung und Dokumentation der Gefügeausbildung - u.a. im Rahmen von Industrie 4.0 Anwendungen - zu realisieren.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Im Laufe des Lebenszyklus von Bauteilen kann es infolge unzureichender Produktinformationen bei der Herstellung, im Einsatz und im Recyclingprozess zu Zuordnungsproblemen kommen. Zudem führt unvorhergesehenes Bauteilversagen trotz regelmäßiger Produktwartung zu Einsatzausfällen und teilweise zur Gefährdung von Personen oder der Umwelt. Diese Risiken lassen sich mit herkömmlichen Identifikations- und Überwachungstechniken nur unter hohem Zeit- und Kostenaufwand begrenzen. In der vorliegenden Arbeit werden moderne Verfahren zur bauteilinhärenten, robusten und fälschungssicheren Informationsspeicherung und zur frühzeitigen Erfassung erhöhter Bauteilbelastungen vorgestellt. Auf dem Gebiet Bauteilmarkierung wurden mehrere Werkstoffe hinsichtlich der Möglichkeit zur inhärenten Speicherung diskreter Informationen durch eine gezielte, lokale Gefügeveränderung in der Randzone mittels Laserbearbeitung untersucht. Das Auslesen der Markierungen erfolgte mit Hilfe der Wirbelstromtechnik unter Verwendung hochauflösender Sonden. Hinsichtlich der Aufnahme von Belastungen mit bauteileigenen Sensorwerkstoffen wurde das Werkstoffverhalten von metastabilen austenitischen Stählen erforscht. Diese bieten Möglichkeiten über die verformungsinduzierte Martensitbildung in lokal eingestellten Dehngrenzwertsensoren Belastungen in der Nutzungsphase aufnehmen, zu speichern und im Rahmen der Bauteilinstandhaltung an die nächste Bauteilgeneration bereitzustellen.
Aktualisiert: 2019-10-17
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