Höherfeste Strangpressprofile für den Karosseriebau

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F. W. Brökelmann Aluminiumwerk GmbH & Co. KG

Wie in Bild 3 zu erkennen ist, verhalten sich die mechanischen Kennwerte des Werkstoffs Duktal über die Auslagerungszeit hinweg außerordentlich stabil und erfüllen die im Rahmen der Technischen Lieferrichtlinie aufgestellten Forderungen.

Weitere Anforderungen an die Bauteile beziehen sich auf den Sachverhalt, dass sich der Kennwert der Streckgrenzenfestigkeit bei der Streckgrenzenklasse Rp0,2 größer als 280 MPa auch nach 1000 h bei 150 °C noch oberhalb des Grenzwerts von 265 MPa hält. Weiterhin wird der Verlauf der Streckgrenzenfestigkeit über die verschiedenen Auslagerungszeiten erkennbar (Bild 4).

Kennzeichnend für den Werkstoff Duktal – im Vergleich zu den beiden anderen hauseigenen Legierungen, die für die Streckgrenzenklassen Rp0,2 größer als 200 MPa und Rp0,2 größer als 240 MPa eingesetzt werden – ein homogener und lediglich minimal abfallender Verlauf der Festigkeitswerte. Nach 1.000 h Auslagerungszeit liegt die Festigkeit Rp0,2 noch bei 275 MPa.

Stauchprüfung für crashrelevante Bauteile

Crashrelevante Bauteile müssen ihre Eignung und Fähigkeit bezüglich hinreichender Duktilität in Form dezidierter Prüfungen nachweisen. Diese Prüfungen werden in erster Linie als sogenannte Stauchprüfungen durchgeführt. Dazu werden Kraft-Weg-Kurven mit Angaben der Arbeitsaufnahme ermittelt und dokumentiert. Dabei müssen sich mehrere Stauchfalten gleichmäßig bilden.

Die Ausgangslänge dieser Stauchproben liegt im allgemeinen bei 300 mm. Der Stauchweg sollte 200 mm und die Stauchgeschwindigkeit 100 mm/min betragen, wobei die Prüfrichtung parallel zur Orientierung des stranggepressten Profils liegt. Gestaucht werden die Proben zwischen zwei ebenen Platten. Dabei dürfen die Stauchproben nicht geführt oder fixiert werden.

Die anschließende Prüfung der Faltung erfolgt visuell, wobei die Faltenbildung eine homogene Optik aufweisen sollte. Leichte Anrisse in der Faltung oder an der Materialoberfläche werden je nach Querschnitt im Ergebnis der Prüfungen akzeptiert. In den Bildern 5 und 6 ist ein Vierkantrohr dargestellt, das aus dem Werkstoff strangpresstechnisch hergestellt wurde. Die Ausgangslänge der Probe lag bei 500 mm und ließ sich ohne Risse und bei ebenmäßiger Faltenbildung auf eine Länge 120 mm stauchen.

Biegewinkel bewertet Duktilität

Ein weiteres Indiz für die Duktilität lässt sich gleichermaßen über den sogenannten Biegeversuch ermitteln. Zur Bewertung der Duktilität wird im Rahmen eines Biegeversuchs der Biegewinkel α gemessen. Die Zielwerte für die Streckgrenzenklasse Rp0,2 größer als 280 MPa liegen bei etwa α gleich 100°. Mit der Aluminiumlegierung Duktal wurden Proben bis zu einem Winkel von 110° gebogen, was die außergewöhnliche Leistungsfähigkeit des Werkstoffs nachweist.

Ferner zeigte sich in den Versuchen, dass sich Strangpressprofile aus dieser Legierung auch ausgezeichnet in mehrachsigen Biegeprozessen in Bezug auf massive Umformgrade verhalten. Auch konnten hinsichtlich der geforderten Formlinientreue spezielle Strangpress-Werkzeugkonstruktionen entwickelt und die Prozessparameter des Aluminium-Strangpressens und der Strangkühlung darauf abgestimmt werden.

Brökelmann ist es somit gelungen, Aluminium-Strangpressprodukte aus der Legierung Duktal am Markt einzuführen. Diese Produkte entsprechen aufgrund der werkstoff- und prozessbasierenden Eigenschaften den heutigen sowie bereits zukünftigen Anforderungen der Automobilindustrie zur Weiterentwicklung innovativer Strukturbauteile in Leichtbauweise.

Michael Preuss ist Vertriebsleiter bei der F. W. Brökelmann Aluminiumwerk GmbH & Co. KG in 59469 Ense-Höingen.

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