Skip Navigation

tribond® – Werkstoffverbund für die Warmumformung

Einsatzgebiete von tribond®

Um die Autos von morgen noch leichter zu machen, geht thyssenkrupp mit dem Werkstoffverbund tribond® in der Warmumformung neue Wege. tribond® ermöglicht die mit monolithischen Werkstoffen nicht realisierbare Kombination gegensätzlicher Eigenschaften in einem Produkt: höchste Duktilität bei gleichzeitig hoher Festigkeit.

Der Stahl-Werkstoffverbund tribond® 1200 bietet höchste Festigkeit bei gleichzeitig hoher Energieaufnahme durch Faltenbildung im Fall einer axialen Verformung, der tribond® 1400 ermöglicht bis zu zweieinhalbfach höhere Biegewinkel verglichen mit dem Standardmaterial MBW® 1500.

tribond® – maßgeschneiderte Eigenschaftsprofile im Automobilbau

  • Werkstoffverbund zum Warmumformen vereint hohe Festigkeit mit hoher Duktilität, also guter Umformbarkeit
  • Einsatzmöglichkeiten in der Automobilkarosserie:
    • tribond® 1200 für Axialcrash belastete Bauteile, wie Längsträger oder Crashboxen, mit hoher Anforderung an die Energieabsorption
    • tribond® 1400 für Strukturbauteile, wie die B-Säule, mit hoher Biegebelastung
  • Anwendungsorientiert anpassbar: Maßgeschneiderter Werkstoff mit höchstfesten Stahl im Kern und duktilen Stahl in den beiden Außenlagen
  • Großes Leichtbaupotenzial: Speziell in crashrelevanten Bereichen können Bauteile aus tribond® bis zu zehn Prozent leichter sein als konventionelle Kaltumformlösungen – bei gleicher Performance
  • Einfache Verarbeitbarkeit: Sowohl für die Herstellung als auch für die Weiterverarbeitung beim Kunden eignen sich die standardmäßigen Produktions- und Fertigungsanlagen zum Warmumformen
Oberflächenveredelung
UC ZE/EG Z/GI ZF/GA ZM AS
Stahlsorte Vergleichsgüte
tribond® 1200 - #25cf
tribond® 1400 - #25cf
Werkstoffverbund zum Warmumformen in Anlehnung an VDA 239-100.

Hinweise für die Anwendung und Verarbeitung

Werkstoffcharakteristik

Die verwendeten Stähle für den Schichtaufbau im tribond® weisen eine ausgewählte und aufeinander abgestimmte chemische Zusammensetzung auf, die nach der Warmumformung die gewünschten Eigenschaften haben. Das im Lieferzustand vorliegende ferritisch-perlitische Gefüge wird dabei im Kernbereich vollständig in Martensit umgewandelt. Im Randbereich des Werkstoffverbundes bleibt ein ferritisch-perlitisch-bainitisches Gefüge bestehen. Diese Gefügekombination führt zu extrem hohen Festigkeiten (Martensit) verbunden mit einer unter Biegebelastung sehr hohen Duktilität.

ZTU-Diagramm: Umwandlungsverhalten des tribond®-Kernmaterials

ZTU-Diagramm_Umwandlungsverhalten des tribond-Kernmaterials

ZTU-Diagramm: Umwandlungsverhalten des tribond®-Auflagematerials

ZTU-Diagramm: Umwandlungsverhalten des tribond-Auflagematerials

Beispielgefüge tribond 1200 im Auslieferungszustand

Beispielgefüge tribond® 1200 im Anlieferungszustand

Beispielgefüge tribond 1200 nach dem Presshärten

Beispielgefüge tribond® 1200 nach dem Presshärten

Beispielgefüge tribond 1400 im Auslieferungszustand

Beispielgefüge tribond® 1400 im Auslieferungszust

Beispielgefüge tribond 1400 nach dem Presshärten

Beispielgefüge tribond® 1400 nach dem Presshärten

Beim Warmwalzplattieren verbinden sich die drei Schichten durch die hohen Temperaturen und Drücke mittels Diffusion untrennbar zu einem Materialstück. Diese Diffusionszone ist in den Schliffbildern im Auslieferungszustand deutlich zu erkennen. Durch die Warmumformung findet eine weitere Diffusion statt, die jedoch bei Einhaltung des Prozessfensters keinen signifikanten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften am Bauteil hat.

Umformen

tribond®+AS verfügt wie das Serienmaterial MBW® 1500+AS über ein hervorragendes Warmumformverhalten. Im Austenitisierungstemperaturbereich ist das Umformvermögen dieser Stahlsorten vergleichbar mit dem von weichen Tiefziehstählen bei Raumtemperatur. Hierdurch bedingt lassen sich in einer Umformstufe Bauteile mit komplexen Geometrien bei geringen Pressenkräften fertigen. Die Einstellung der Bauteileigenschaften erfolgt im Gegensatz zur klassischen Kaltumformung im Wesentlichen durch die Abkühlung im Werkzeug und weniger durch die Umformung oder durch angepasste Legierungskonzepte. Durch die gezielte Steuerung der Abkühlung im Werkzeug lassen sich zudem Bauteile mit gradierten Funktionseigenschaften herstellen (Tailored Tempering).

Der einstufige Prozess, die direkte Warmumformung, ist das am häufigsten eingesetzte Verfahren. Es eignet sich besonders für die Verarbeitung von tribond®+AS. Die AS-Beschichtung bietet einen guten Schutz vor der Verzunderung, die bei der Warmumformung typischerweise auftritt, und sorgt somit für eine Standzeiterhöhung bei den Umformwerkzeugen. tribond® lässt sich auf allen Serienanlagen im gleichen Prozessfenster wie MBW® 1500+AS verarbeiten.

Verarbeitungshinweise zum Fügen

Beide tribond®-Varianten zum Warmformhärten sind sowohl im Anlieferungs- als auch im warmumgeformten (gehärteten) Zustand in artreinen und Mischverbindungen mit anderen gängigen Stahlsorten und auf den Werkstoff abgestimmten Schweißparametern schweißgeeignet. Die Schweißparameter sind vergleichbar mit denen des Serienmaterials MBW® 1500+AS. Insbesondere sind das Widerstandspunkt-, Schutzgas- und das Laserstrahlschweißverfahren anwendbar.

Widerstandspunktschweißen

Das Widerstandspunktschweißen wird bevorzugt eingesetzt und ist das weltweit verbreitetste Schweißverfahren. Im Vergleich zu Stählen mit niedrigen Festigkeiten müssen beim Widerstandspunktschweißen von tribond®, analog zu MBW® 1500, höhere Elektrodenkräfte und längere Schweißzeiten verwendet werden – wahlweise als Mehrimpulsschweißungen in Anlehnung an DIN EN ISO 18278-2. Die Schweißbereiche sind sowohl in artreinen als auch in Mischverbindungen für diese Festigkeitsklasse groß. Die Punktschweißverbindungen sind vergleichsweise duktil. Sie versagen im Meißeltest trotz der hohen Werkstofffestigkeit und Härte in der Schweißverbindung in der Regel durch Mischbruch mit relativ hohem Ausknöpfanteil. Die Verbindungsfestigkeiten folgen in ihrer Höhe den Festigkeiten der an der jeweiligen Verbindung beteiligten Grundwerkstoffe und werden bei Mischverbindungen naturgemäß durch den weicheren Fügepartner beeinflusst.

Lichtbogenlöten und -schweißen MIG/MAG

Bei den Lichtbogenverfahren kommt es zu einer Materialerweichung in der Wärmeeinflusszone, diese sollte neben dem eingesetzten Zusatzwerkstoff konstruktiv berücksichtigt werden. Die durch die Warmumformung thermisch beeinflusste AS-Beschichtung kann gerade bei Verbindungen mit Zink-beschichteten Stahlfeinblechen zu einer Einschränkung der Lichtbogenstabilität führen.

Laserstrahlschweißen

Das Laserstrahlschweißen von tribond®-Stählen ist sowohl mit CO2- als auch mit Festkörperlasern gut möglich. Das Schweißen mit CO2-Lasern geschieht unter Verwendung der gängigen Schutzgase. Im unvergüteten Zustand sollte die Feueraluminierung vor dem Laserschweißen lokal entfernt werden, da es sonst zu festigkeitsmindernden AlSi-Einschlüssen kommen kann. Im vergüteten Zustand ist die Beschichtung durchlegiert und braucht nicht entfernt werden. Grundsätzlich ist zu beachten, dass es in der Wärmeeinflusszone der Schweißnaht zu einem Festigkeitsabfall des Grundwerkstoffes kommt.

nach oben