Mikrostruktur der Bleche

Der Einfluss des Pressverhältnisses auf den Verfestigungsexponent n, der die Umform-barkeit der Bleche charakterisiert, ist in Bild 6.22 dargestellt. Die Bleche basierend auf dem Pressverhältnis R = 24 haben einen Verfestigungsexponenten n = 0,2, für die Erhö-hung des Pressverhältnisses auf R = 48 ergibt sich eine Steigerung auf n = 0,22. Die leichte Steigerung der Werte ist basierend auf den Werten der Dehngrenze und Zugfes-tigkeit nachvollziehbar und kann ebenfalls auf die erhöhte Profilaustrittstemperatur zu-rückgeführt werden. Dadurch stellt sich ein verändertes Gefüge innerhalb der Bleche ein. Je nach Umformprozess und Anwendungsfall, könnte die Umformbarkeit der Ble-che basierend auf einem Pressverhältnis R = 48 ausreiBle-chen. Um jedoch die maximale Umformbarkeit auch im Vergleich zu den Blechen mit Dickenreduzierung zu ermögli-chen, wurden die 1,0 mm-Bleche (R = 48) ebenfalls der Wärmebehandlung zum Zu-stand T4 wie in Abschnitt 4.6 beschrieben unterzogen.

Bild 6.22: Einfluss des Pressverhältnisses auf die Verfestigungsexponenten der späne- und gussbasierten Bleche

Einfluss des Aufweitens und Walzens 119

Lichtmikroskopaufnahmen im Längsschliff, d. h. parallel zur Walzrichtung aufgenom-men, um die Veränderung der Verschweißung und der Spangrenzen bestimmen zu kön-nen. Zum Vergleich der Änderung der Mikrostruktur erfolgte parallel die Betrachtung der Bleche basierend auf Gussblöcken.

In Bild 6.23 sind die Lichtmikroskopaufnahmen der späne- und gussbasierten Bleche für die unterschiedlichen Blechdicken dargestellt. Bei Betrachtung der spänebasierten Bleche zeigt sich zunächst für eine Blechdicke s = 2 mm, dass lange Spangrenzen pa-rallel zur Oberfläche verlaufen, die über die gesamte Blechdicke vorhanden sind. Au-ßerhalb des oberflächennahen Bereichs erstrecken sich viele Körner nur bis zu den Spangrenzen. An diesen Stellen kann von einer nicht vollständigen Verschweißung aus-gegangen werden. Eine Reduzierung der Blechdicke auf s = 1,5 mm bewirkt eine leichte Streckung der Körner vor allem im Randbereich. Die Spangrenzen sind zwar weiterhin zu sehen, ihre Anzahl nimmt jedoch ab. Die weitere Stichabnahme zur Erzielung der geringsten Blechdicke s = 1,0 mm führt zu einer deutlichen Veränderung im Vergleich zum Ausgangszustand (Blech s = 2 mm). Die Körner im Randbereich erfahren eine deutliche Streckung durch den Walzprozess. Zudem sind weniger Spangrenzen sichtbar, und die sichtbaren Spangrenzen sind deutlich kürzer und dünner. Hinzu kommen Kör-ner, die sich über die ursprünglich vorhandenen Spangrenzen hinaus erstrecken und so-mit auf eine verbesserte Verschweißung hindeuten. Die Reduzierung der Differenz der mechanischen Kennwerte zwischen den gussbasierten und spänebasierten Blechen von 10 % bei den 2 Blechen auf 2 % bei den 1,5 Blechen und 2 % bei den 1,0 mm-Blechen kann somit auf die Verbesserung der Verschweißung zurückgeführt werden.

Die Gegenüberstellung der Mikrostruktur der späne- und gussbasierten Bleche zeigt eine ähnliche Struktur für alle drei Blechdicken. Das Gefüge der gussbasierten Bleche mit einer Blechdicke s = 2 mm besteht aus gleichmäßig großen Körnern vor allem im Randbereich, hier beträgt die durchschnittliche Korngröße dKorn = 207 μm. Auch bei den Späneblechen befinden sich im Randbereich gleichmäßig große Körner mit einer durch-schnittlichen Größe von dKorn = 104 μm. Diese sind somit um 50 % kleiner. Nach der Reduzierung der Blechdicke auf s = 1,5 mm werden die Körner gestreckt. Die durch-schnittliche Breite der Körner nimmt ab und beträgt bKorn = 150 μm, wohingegen die Länge zunimmt und lKorn = 277 μm bei den Gussblechen beträgt. Bei den Späneblechen sind teilweise deutlich längere Körner zu finden, sodass sich eine mittlere Länge von lKorn = 407 μm ergibt, was durch die verminderte Breite aufgrund der Spangrenzen zu erklären ist. Dadurch nimmt die durchschnittlich Breite ab und beträgt bKorn = 82 μm.

Eine weitere Blechdickenreduzierung führt zu einer weiteren Streckung der Körner und einer Länge der Körner von lKorn = 417 μm bei einer Breite von bKorn = 100 μm für die Gussbleche s = 1 mm. Die Spänebleche haben eine Kornlänge von lKorn = 574 μm bei einer Breite von bKorn = 90 μm. Die unveränderte Breite der Körner im Vergleich zu den Blechen (s =1,5 mm) kann auf die verbesserte Verschweißung zurückgeführt werden,

wodurch die Körner nicht mehr an den Spangrenzen enden, sondern sich darüber hinaus ausbilden können.

Bild 6.23: Vergleich der Mikrostruktur im Längsschliff parallel zur Walzrichtung:

a) Gussbleche, b) Spänebleche Einfluss des Pressverhältnisses

In Bild 6.24 ist der Einfluss des Pressverhältnisses auf die Mikrostruktur der Bleche anhand von Lichtmikroskopaufnahmen dargestellt. Die Mikrostruktur gemessen an der Korngröße ist für die gussbasierten Bleche und die spänebasierten Bleche für das Press-verhältnis R = 48 ähnlich. Der mittlere Korndurchmesser der gleichmäßig großen Kör-ner der Gussbleche beträgt dKorn = 95 μm, der der Spänebleche dKorn = 83 μm, was einer Differenz von 12,5 % entspricht. Im Vergleich zu den Blechen, basierend auf einem Pressverhältnis R = 24 reduziert sich die Korngröße um 54 % für die Gussbleche (R = 24, dKorn = 207 μm) und um 20 % für die Spänebleche (R = 24, dKorn = 104 μm).

Einfluss des Aufweitens und Walzens 121

Die verringerte Korngröße kann auf die geringere Blechdicke der R = 48 Bleche und die damit verbundene höhere Profilaustrittstemperatur nach dem Strangpressen zurückge-führt werden.

Der Vergleich der Verschweißung der Bleche mit s = 1 mm (R = 48) mit denen mit s = 2 mm (R = 24) zeigt weniger Spangrenzen über die Blechstärke. Zwar sind auch bei den 1 mm-Blechen Spangrenzen, die parallel zur Oberfläche verlaufen erkennbar, je-doch sind diese deutlich dünner und häufiger unterbrochen als bei den 2 mm-Blechen.

Bei diesen Blechen ist zudem deutlich zu erkennen, dass sich die Körner nur bis zu den Spangrenzen ausbilden wodurch eine Zeiligkeit entsteht. Diese ist bei den 1 mm-Ble-chen nicht zu erkennen und auch die Körner erstrecken sich über die ursprünglich vor-handenen Spangrenzen hinaus. Es kann somit eine gesteigerte Verschweißung der Späne festgestellt werden, die sich auch in der Verbesserung der mechanischen Eigen-schaften (s. Abschnitt 6.1.2) der Bleche basierend auf dem höheren Pressverhältnis R = 48 zeigt.

Bild 6.24: Einfluss des Pressverhältnisses auf die Mikrostruktur der a) Gussbleche und b) Spänebleche im Längsschliff parallel zur Walzrichtung³

3 Die Aufnahmen wurden im Rahmen einer Projektarbeit von Frau C. Pinot vom Ecole d'ingénieurs - Centrale Nantes während ihres studentischen Austausches in Dortmund am IUL erstellt.