Die vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz einer induktiven Längsfelderwärmung im Wärmebehandlungsprozess der direkten Warmumformung automobiler Karosserieblechbauteile. Zur Charakterisierung des Erwärmungsvorgangs werden sowohl experimentbasierte Regressionsmodelle als auch ein FEM-Simulationsmodell entwickelt. Der Einfluss der induktiven Erwärmung auf die Ausbildung der AlSi-Beschichtung, die Widerstandspunktschweißbarkeit so-wie die Korrosionsbeständigkeit gefertigter Blechbauteile wird dargelegt. Abschließend wird ein Anlagenkonzept entwickelt, das durch den Einsatz der induktiven Längsfelderwärmung eine Verringerung der Erwärmungsdauer um etwa 50 % sowie eine Verkürzung der erforderlichen Ofenlänge um etwa 37 % ermöglicht.:Kurzzeichenverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Wissenschaft und Technik
2.1 Warmumformung
2.1.1 Begriffe und Einordnung
2.1.2 Werkstofftechnische Grundlagen der Warmumformung
2.1.3 Platinenwerkstoffe und -beschichtungen
2.1.4 Erwärmungstechnologien in der Serienproduktion
2.2 Induktive Erwärmung
2.2.1 Begriffe und Einordnung
2.2.2 Physikalische und werkstofftechnische Einflüsse
2.2.3 Induktive Erwärmung von Bandmaterial
2.2.4 Induktive Erwärmung von Formplatinen für die Warmumformung
3 Aktuelle und zukünftige technologische Anforderungen an die Erwärmungstechnik in der Warmumformung
4 Problemstellung
5 Versuchsanlage zur induktiven Erwärmung von Formplatinen
6 Entwicklung eines mathematischen, experimentbasierten Modells der induktiven Erwärmung von Rechteckplatinen
6.1 Systembeschreibung
6.2 Methode
6.3 Validierung
6.4 Charakterisierung wesentlicher Einflussgrößen in Bezug auf erreichte Platinentemperaturen und Wirkungsgrade
7 Entwicklung eines FEM-Simulationsmodells der induktiven Erwärmung von Formplatinen 60
7.1 Geometrie
7.2 Elektromagnetisches Modul
7.3 Thermisches Modul
7.4 Vernetzung
7.5 Kopplung der Module
7.6 Validierung
8 Entwicklung eines Anlagenkonzepts zum Einsatz der induktiven Erwärmung für die Serienfertigung von Warmumformbauteilen
8.1 Methoden zur Definition von Betriebsparametern
8.2 Induktive Erwärmung von Formplatinen warmumgeformter Bauteile eines PKWs in Serienfertigung
8.3 Dünnblech-Warmumformung und Tailor-Rolled-Blanks
8.4 Entwicklung eines Prozessfensters auf Basis von im automobilen Fertigungsprozess relevanten Bauteileigenschaften
8.5 Konzeptionierung einer Erwärmungslinie für die Serienproduktion von warmumgeformten Karosseriebauteilen
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Literaturverzeichnis
11 Anlagen / The present thesis investigates the usage of longitudinal induction heating in the austenitization process of direct press hardening. In order to describe the induction heating procedure, experiment-based regression models as well as a FEM model are developed. The influence of an induction heating process on the properties of press hardened parts with aluminum-silicon coating is depicted. Therefore, resistance spot welding tests, paint adhesion tests and corrosion tests are performed. Finally, a heating concept for series production including a longitudinal induction heating is developed, which allows a decrease in heating time of about 50 % and a reduction of furnace length of about 37 %.:Kurzzeichenverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Wissenschaft und Technik
2.1 Warmumformung
2.1.1 Begriffe und Einordnung
2.1.2 Werkstofftechnische Grundlagen der Warmumformung
2.1.3 Platinenwerkstoffe und -beschichtungen
2.1.4 Erwärmungstechnologien in der Serienproduktion
2.2 Induktive Erwärmung
2.2.1 Begriffe und Einordnung
2.2.2 Physikalische und werkstofftechnische Einflüsse
2.2.3 Induktive Erwärmung von Bandmaterial
2.2.4 Induktive Erwärmung von Formplatinen für die Warmumformung
3 Aktuelle und zukünftige technologische Anforderungen an die Erwärmungstechnik in der Warmumformung
4 Problemstellung
5 Versuchsanlage zur induktiven Erwärmung von Formplatinen
6 Entwicklung eines mathematischen, experimentbasierten Modells der induktiven Erwärmung von Rechteckplatinen
6.1 Systembeschreibung
6.2 Methode
6.3 Validierung
6.4 Charakterisierung wesentlicher Einflussgrößen in Bezug auf erreichte Platinentemperaturen und Wirkungsgrade
7 Entwicklung eines FEM-Simulationsmodells der induktiven Erwärmung von Formplatinen 60
7.1 Geometrie
7.2 Elektromagnetisches Modul
7.3 Thermisches Modul
7.4 Vernetzung
7.5 Kopplung der Module
7.6 Validierung
8 Entwicklung eines Anlagenkonzepts zum Einsatz der induktiven Erwärmung für die Serienfertigung von Warmumformbauteilen
8.1 Methoden zur Definition von Betriebsparametern
8.2 Induktive Erwärmung von Formplatinen warmumgeformter Bauteile eines PKWs in Serienfertigung
8.3 Dünnblech-Warmumformung und Tailor-Rolled-Blanks
8.4 Entwicklung eines Prozessfensters auf Basis von im automobilen Fertigungsprozess relevanten Bauteileigenschaften
8.5 Konzeptionierung einer Erwärmungslinie für die Serienproduktion von warmumgeformten Karosseriebauteilen
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Literaturverzeichnis
11 Anlagen
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:20612 |
| Date | 06 December 2016 |
| Creators | Vibrans, Tobias |
| Contributors | Drossel, Welf-Guntram, Nacke, Bernard, Technische Universität Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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