Entwicklung eines vollautomatisierten Produktionsprozesses für die Herstellung von Stahlbauteilen durch Thixoschmieden

Thixoforming ist ein Umformverfahren, das zu den Formgebungsverfahren von Werkstoffen im teilflüssigen Werkstoffzustand gehört („Semi-Solid-Metalforming“ – SSM). Es eignet sich zur Herstellung komplexer Bauteile in einem Formgebungsschritt. Die erzielbaren mechanischen Bauteileigenschaften sind mit denen von Gesenkschmiedeteilen vergleichbar. Im Gegensatz zu den SSM-Verfahren für Leichtmetalle ist das Thixoforming von Stahl noch nicht industriell etabliert.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Serienprozesses für das Thixoforming von Bauteilen aus dem untereutektoiden Stahl C38LTT und dem Wälzlagerstahl 100Cr6LTT. Hierzu wird eine vollautomatisierte Fertigungslinie für die Serienfertigung von realen Bauteilen aus dem Automobilbereich entwickelt und aufgebaut. Hierbei liegt ein wesentlicher Teil der durchgeführten Arbeiten auf der Implementierung verschiedener Ansätze zur induktiven Rohteilerwärmung sowie der Prozessautomatisierung.
Es werden grundlegende Untersuchungen zum Umformverhalten speziell für das Thixoforming angepasster Stahlsorten durchgeführt und deren mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften dargestellt. Des Weiteren wird ein Hybrid-Werkzeug bestehend aus keramischen Gesenkeinsätzen und Armierungsringen aus Stahl vorgestellt, das mechanisch und thermisch ausreichend stabil ist und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist. Sowohl mit Gesenken aus Stahl als auch aus Keramik werden Sekundärluftflansche in kleiner Serie hergestellt und der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Bauteileigenschaften dargestellt.