Erarbeitung eines Prozessverständnisses zur Verbesserung der tribologischen Bedingungen beim Presshärten

Mit steigenden Fahrzeugzahlen in Deutschland nehmen die Anforderungen an moderne Pkws hinsichtlich Sicherheit und Effizienz stetig zu. Der Einsatz pressgehärteter Bauteile erlaubt es, Gewichtseinsparungen bei der Rohkarosserie zu erzielen und gleichzeitig den Schutz der Fahrzeuginsassen zu verbessern. Hohe Umformtemperaturen verhindern den Einsatz von Schmierstoffen, sodass hohe Reibung und starker Werkzeugverschleiß das Prozessfenster limitieren. Um das volle Potential des Presshärteverfahrens auszunutzen, bedarf es daher der Entwicklung von Maßnahmen zur Reduzierung von Reibung und Verschleiß. Hierfür wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Methodik zur Charakterisierung der Reib- und Verschleißbedingungen beim Presshärten erarbeitet, die eine gezielte und reproduzierbare Analyse der tribologischen Bedingungen ermöglicht. Mithilfe dieser Methodik wurde ein umfassendes Prozessverständnis in Bezug auf die vorherrschenden tribologischen Bedingungen geschaffen. Aufbauend auf diesem Prozessverständnis wurden werkzeugseitige Maßnahmen zur Reduzierung von Reibung und Verschleiß identifiziert. Hierbei zeigte sich, dass die Wahl und die Wärmebehandlung des Werkzeugwerkstoffs und der Einsatz von PVD-Werkzeugbeschichtungen Reibung und Verschleiß verringern können. Abschließend wurde die Übertragbarkeit der Erkenntnisse aus den Laborversuchen auf eine B-Säulen-Geometrie im Labormaßstab gezeigt, sodass die grundsätzlichen Erkenntnisse für den Presshärteprozess genutzt werden können.With the growing numbers of automobiles in Germany, the demands of modern passenger cars regarding safety and efficiency constantly increase. The application of hot stamped parts allows reducing the weight of the body in white and simultaneously improving passenger safety. However, high forming temperatures prevent the use of lubricants, so that high friction and tool wear limit the process window. In order to use the full potential of the hot stamping process, the development of measures to reduce friction and wear is needed. For this purpose, a method for characterizing the tribological conditions within hot stamping has been elaborated within this work. This method allows for analyzing the friction and wear conditions reproducible and specifically. With this method, a comprehensive process understanding regarding the predominant tribological conditions has been created. Based on the created process understanding tool-side measures for reducing friction and wear have been identified. The experimental investigations indicate that the choice, as well as the heat treatment of the tool material and the application of PVD-tool-coatings, can reduce friction and wear. Concluding, the transferability of the findings of the strip drawing tests on a B-pillar-geometry in laboratory-scale was shown. Thus, it can be concluded that the basic findings of this work can be used for hot stamping processes