Verbesserte Umformbarkeit von rührreibgeschweißten Tailor Welded Blanks (TWB) aus Aluminium und Stahl

Tailor Welded Blanks sind im Maschinenbau bereits weit verbreitet, z. B. bei der Herstellung von Fahrzeugkarosserien. Hier ist eine Kombination  von möglichst leichten, hochfesten und gleichzeitig zähen Materialien gefragt. Mit dem vorgestellten Verfahren, einer speziellen Wärmebehandlung, wird nun eine bisher unerreichte Umformbarkeit und damit auch die prozesssichere Integration von Al-Stahl-TWB und Al-Al-TWB erreicht.

• prozesssicheres Umformen von TWB aus Aluminium und Stahl oder Aluminium-Aluminium-Kombinationen
• nur eine zusätzliche Warmauslagerung bei verhältnismäßig geringen Temperaturen
• kein zusätzliches Lösungsglühen
• keine Werkzeugmodifikation (Stempel) mehr nötig
• höhere Schweißnahtsicherheit im Betrieb

Das Verfahren findet Anwendung bei der Umformung von Tailor Welded Blanks (TWB) aus Aluminium und Stahl.

Tailor Welded Blanks sind im Maschinenbau bereits weit verbreitet, z. B. bei der Herstellung von Fahrzeugkarossen, wofür möglichst leichte, hochfeste und gleichzeitig Crash-sichere, also zähe Materialien benötigt werden. Aluminium bietet hier sehr gute Möglichkeiten zur Gewichtseinsparung mit dennoch guten Materialeigenschaften und ist einer der zentralen Werkstoffe des zukünftigen Auto­mobilbaus. Die Kombination von Stahl und Aluminium in Tailor Welded Blanks stellt die Hersteller und Anwender aber vor besondere Probleme, insbesondere im Bereich der Schweißnaht.

Um strukturellen Anforderungen gerecht zu werden und ein niedriges Gewicht zu erreichen, wäre es häufig günstig, Bauteile aus Alu­minium-Blechen verschiedener Dicke, unterschied­licher Legierung oder in Kombination mit anderen Mate­rialien wie Stahl zu fertigen. Das Fügen und Weiterverarbeiten solcher Tailor Welded Blanks (TWB) ist jedoch nicht trivial und die Umformbarkeit der Schweißnaht oft stark beschränkt, da sich hier Risse bilden können, weshalb der Einsatz von TWB an vielen Stellen bisher nicht möglich ist.

Das an der Universität Stuttgart entwickelte Verfahren umfasst im Kern zwei Behandlungsschritte in einer bestimmten zeitlichen Abfolge. Einerseits eine Kaltauslagerung, die sich ohne Mehraufwand im Fertigungsprozess realisieren lässt, und andererseits eine lokale Warmauslagerung der Schweißnaht bzw. des gesamten TWB. Das Ziel ist eine Verfestigung der Schweißnaht vor dem Umformen des TWB, um damit während des Umformens eine Dehnungslokalisation im Bereich der Schweißnaht zu ver­meiden und die Umformbarkeit des TWB insgesamt zu erhöhen. Im neuen Verfahren ersetzt das Schweißen der Bleche ein separates Lösungsglühen der TWB und reduziert so die Kosten. Das Verfahren erlaubt ganz neue Einsatzgebiete und den prozesssicheren Einsatz von Al-Al-TWB sowie Al-Stahl-TWB.

Die Eignung des Verfahrens ist bereits in Zugversuchen mit ent­sprechend behandelten Schweißnähten an EN AW 6061 (T4) demonstriert worden.