Warm umgeformter Stahl mit Rostschutz
Die Kfz-Industrie setzt verstärkt auf warm umgeformtes Stahlblech, weil sich damit hohe Sicherheits- und Leichtbauforderungen erfüllen lassen. ThyssenKrupp Steel hat dafür eine temperaturfeste Korrosionsschutzschicht entwickelt.
Autofertigung: Warm umgeformter Stahl für mehr Sicherheit und besseren Leichtbau.
Foto: AUDI AG
Dauerhaft korrosionsgeschützte Kfz-Teile werden aus verzinktem Stahlband gefertigt. Dies gilt allerdings in der Regel nur für kalt umgeformtes Stahlblech. Bei der Warmumformung, vor allem bei der wirtschaftlichen direkten oder einstufigen Warmumformung, war die Korrosionsschutzfrage bislang weitaus schwieriger zu lösen. Mit „Gammaprotect“ hat ThyssenKrupp Steel Europe, Duisburg, jetzt einen kathodischen Oberflächenschutz entwickelt, der auch warm umgeformtes Stahlblech gut vor Rost bewahrt.
Den Korrosionsschutz sichert eine elektrolytische Beschichtung mit hohem Schmelzpunkt, die den Temperaturbelastungen der Warmumformung standhält. Neben Schutz gegen Verzunderung bietet sie wie eine klassische Verzinkung für kalt umformbare Stähle aktiven, kathodischen Korrosionsschutz. Damit erweitert die Beschichtung den Einsatzbereich der Warmumformtechnologie auf Teile im korrosionsgefährdeten Nassbereich der Kfz-Karosserie.
Warmumformung von Stahl erlebt Boom im Automobilbau
Weil sich durch Warmumformung, englisch Hot Forming, sowohl strenge Sicherheits- als auch hohe Leichtbauanforderungen erfüllen lassen, erlebt die Technologie laut den Unternehmensinformationen einen Boom im Automobilbau. Die Stärken der neuen Beschichtung zeigten sich vor allem bei der direkten Warmumformung. Denn hier würden Stahlbleche zunächst auf rund 900 °C erhitzt, sofort danach in einem speziellen Umformwerkzeug zum Bauteil geformt und gleichzeitig schnell abgekühlt. Durch die rasche Abkühlung entstehen Komponenten mit Zugfestigkeiten bis zu 1650 MPa. Damit lassen sich die Bauteile dünnwandiger und gewichtsparend konstruieren.
Zink mit seinem relativ niedrigen Schmelzpunkt von 419,5 °C wird jedoch in der Aufheizphase des Hot-Forming-Prozesses flüssig. In der direkten Warmumformung ist das ein Risiko, denn beim Umformen der heißen Blechplatinen kann flüssiges Zink das Werkstoffgefüge angreifen, so dass im fertigen Bauteil Risse entstehen. Bei der indirekten Warmumformung ist das Phänomen zwar weniger ausgeprägt, denn dort wird zunächst das kalte Blech zum Bauteil geformt und die hohe Festigkeit durch anschließendes Aufheizen und Abkühlen, also ohne weitere Umformbelastung hergestellt, aber diese Variante braucht mehr Zeit und verursacht höhere Kosten als der direkte Warmumformprozess.
„Gammaprotect“ von ThyssenKrupp Steel: Korrosionsschutz für warm umgeformten Stahl
Mit „Gammaprotect“ können Automobilhersteller laut ThyssenKrupp Steel Europe nun die Vorteile der kostengünstigen direkten Warmumformung nutzen, ohne auf aktiven Korrosionsschutz verzichten zu müssen. Denn die neu entwickelte Schutzschicht hat eine Zusammensetzung, die den Schmelzpunkt auf über 870 °C erhöht. Dabei sei der Zinkanteil hoch genug, so dass die kathodische Korrosionsschutzwirkung nicht beeinträchtigt wird. Die Beschichtung sei so widerstandsfähig, dass sie auch zeitliche Schwankungen im Fertigungsablauf verkraftet. Zudem ließen sich mit den so geschützten Blechen auch deutlich schnellere Aufheizgeschwindigkeiten erzielen. Damit könne die Verweildauer der Bleche im Ofen im Vergleich zu aktuellen Serienprodukten um bis zu 20 % verkürzt werden.
Weil immer mehr Teile in rasant wachsenden Stückzahlen mit Hot Forming gefertigt werden, sind kürzere Taktzeiten ein wichtiges Ziel bei der Weiterentwicklung des Verfahrens. Mit neuen Aufheiztechnologien wie Induktion oder Infrarotstrahlung ließen sich beispielsweise Warmumformstähle bis zu 100-mal schneller auf die nötige Temperatur bringen. Auch unter diesen Bedingungen bleibe die neue Beschichtung stabil und sorge für nachhaltigen Korrosionsschutz. Die Beschichtung sei ebenfalls für die Tailored-Tempering-Technologie geeignet, mit der sich warm umgeformte Bauteile mit lokal unterschiedlichen Festigkeits- und Dehnungseigenschaften fertigen lassen.
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