Erweiterung der Formgebungsgrenzen von Aluminiumblechwerkstoffen durch eine lokale lasergestützte Wärmebehandlung in mehrstufigen Umformprozessen

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Ziel des beantragten Projektes ist die Erweiterung der Formgebungsgrenzen ausscheidungshärtbarer Aluminiumlegierungen der 6000-Serie durch eine lokale Laserstrahlwärmebehandlung in mehrstufigen Umformprozessen. Grundlage bildet die wissenschaftliche Untersuchung von drei wesentlichen Themenschwerpunkten. Um geeignete Prozessparameter für eine gezielte Steigerung der Umformbarkeit zu erarbeiten, ist zunächst die Kenntnis der Wechselwirkung zwischen Umformgeschichte und Wärmebehandlung notwendig. Hierzu werden die Entfestigungsmechanismen der ausscheidungshärtbaren Aluminiumlegierung AA6016 experimentell in Abhängigkeit unterschiedlicher Temperatur-Zeit-Profile der Laserstrahlwärmebehandlung und der Belastungszustände (uniaxial, plane strain und biaxial) einer vorausgehenden Umformung charakterisiert und in Form eines Prozessfensters dargestellt. Des Weiteren müssen die Wärmeübergangsbereiche, welche aufgrund der hohen thermischen Leitfähigkeit des Aluminiums bei einer lokalen Laserstrahlwärmebehandlung entstehen, analysiert und deren Auswirkungen auf die mechanischen Bauteileigenschaften quantifiziert werden. Aus den Ergebnissen wird ein Werkstoffmodell abgeleitet und in ein numerisches Simulationsmodell implementiert. Abschließend werden anforderungsgerechte Wärmebehandlungslayouts mittels numerischer Prozesssimulation erarbeitet und experimentell durch die lokale Laserstrahlwärmebehandlung umgeformter Platinen und anschließende Abpressung von Demonstratorgeometrien validiert.