SFB 1153 – A4 Lokale Anpassung von Werkstoffeigenschaften an Umformrohlingen durch Auftragsschweißen zur Erzeugung gradierter hybrider Bauteile

Abbildung 1: Rohling mit auftragsgeschweißten Werkstoffdepots (links), umgeformtes Bauteil mit neu verorteten Werkstoffen (rechts)

Das Teilprojekt zielt auf die Herstellung neuartiger hybrider Bauteile aus Werkstoffkombinationen ab. Dabei werden den Bauteilen lokale, belastungsabhängige Eigenschaftsprofile aufgeprägt. Um dies zu erreichen, werden Werkstoffe auf Umformrohlingen mittels Auftragschweißen aufgebracht. Dabei ist die Werkstoffmenge und Position entscheidend, um die Werkstoffe durch Umformen gezielt verorten zu können.

Abbildung 1 stellt die Vision für das Prinzip der Herstellung hybrider Hochleistungsbauteile mit gradierten Eigenschaften, welche am Ende des SFBs erreicht werden soll, dar. Auf den Rohling werden die an die Belastungssituation angepassten Werkstoffe mittels Auftragsschweißen deponiert. Die Positionen der aufgebrachten Werkstoffe müssen dabei auf das Fließverhalten während des Umformprozesses angepasst werden, da nur so die gewünschte Verortung in den jeweiligen Belastungszonen erreicht werden kann. Im oben dargestellten Beispiel eines Zahnrads kommt es im Kernbereich, vor allem zu Torsionsbelastung. Der Zahnfuß des Zahnrades ist primär durch Biegung belastet und die Zahnflanke ist dem Verschleiß durch den Kontakt mit einem anderen Zahnrad ausgesetzt.

Der große Vorteil dieser Vorgehensweise liegt neben der gesteigerten Wirtschaftlichkeit durch eine materialeffiziente Herstellung von Hochleistungsbauteilen darin, dass das stoffschlüssige Anbinden von Werkstoffen durch das Auftragsschweißen am Rohling keine für das Bauteil nachteiligen Eigenschaften (z. B. Wärmeeinflusszone und Schweißgefüge) für das Bauteil bedeutet, da der Rohling nach dem Schweißen warmumgeformt wird und erst dabei seine, durch den Schmiedeprozess sowie die anschließende Wärmebehandlung geprägten, Eigenschaften erhält.