Neue Methoden zur Beurteilung der Umformeigenschaften von Feinblechen aus nichtrostenden Edelstahlwerkstoffen

Ausgangspunkt der im Rahmen des Forschungsvorhabens „Neue Methoden zur Beurteilung der Umformeigenschaften von Feinblechen aus nichtrostenden Edelstahlwerkstoffen“ durchgeführten Untersuchungen war die unzureichende Klassifikation der Umformeigenschaften von Edelstahlwerkstoffen insbesondere für Tiefziehbeanspruchungen im Umformprozess. Speziell die metastabilen austenitischen Werkstoffe wie z. B. der 1.4301 können im Hinblick auf Chargenschwankungen nicht differenziert werden. Ein wesentliches Ziel des Forschungsvorhabens war daher Prüfverfahren und Methoden zu entwickeln, die zum einen eine verbesserte Beschreibung der Umformeigenschaften ermöglichen und zum anderen eine Chargendifferenzierung dieser Werkstoffe realisieren können. Umfangreiche werkstoffkundliche sowie umformtechnische Untersuchungen haben zu einer verbesserten Beschreibung der Umformeigenschaften geführt. Die dargestellten Ansätze wurden mit Hilfe vorliegender Literatur bewertet und diskutiert. Für eine Chargendifferenzierung konnten sowohl werkstoffkundliche als auch umformtechnische Kenngrößen definiert werden, die bereits Anwendung bei projektbegleitenden Firmen gefunden haben. Die Modifikation der Auswertung bekannter Prüfverfahren wie z. B. dem Zugversuch sowie die Erweiterung der Methodik z. B. des Näpfchentests haben sich im Rahmen der Untersuchungen bewährt Als wesentliche Einflussgröße auf das Umformverhalten wurde die Eigenerwärmung des metastabilen austenitischen Werkstoffs 1.4301 identifiziert und qualitativ als Funktion der Stempelgeschwindigkeit im Umformprozess beschrieben. Der Tiefziehprozess in temperierten sowie untemperierten Werkzeugsystemen hat den Einfluss der Martensitbildung auf das Umformverhalten nachgewiesen. Weiterhin konnte der Einfluss der Eigenerwärmung über die Martensitanteile gezeigt werden. Die Haupteinflussgrößen auf die Martensitbildung Spannungszustand, Formänderung sowie Temperatur im Umformprozess wurden isoliert betrachtet, so dass ihr Einfluss quantifiziert werden konnte. Die intensive Zusammenarbeit der beiden beteiligten Forschungsinstitute hat zu einer umfassenden Betrachtung der Werkstoffeigenschaften beigetragen, so dass den Herstellern und Verarbeitern der untersuchten Werkstoffe als Ergebnisse dieses Vorhabens ein Instrumentarium für die Qualitätssicherung vorliegt, welches es ermöglicht werkstoffbedingte Fertigungsprobleme zu vermeiden. Mit Blick in die Zukunft muss die messtechnische kontaktlose Erfassung der Oberflächentemperatur für diese Werkstoffe verbessert werden, um quantitative Aussagen zur Eigenerwärmung im Umformprozess machen zu können. Sollte eine in situ Messung der Prozesstemperaturen am Ziehteil realisierbar sein, so kann sie u. U. als Qualitätskenngröße zur Prozessüberwachung eingesetzt werden.