Herstellung von Langprodukten aus Stahl und Schwermetallen

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Allgemein

Das Fachgebiet Langprodukte ist eines der traditionsreichsten Forschungsschwer-punkte unseres Institutes und seit jeher insbesondere durch Anwendungsorientiertheit und Praxisnähe gekennzeichnet. Die Arbeitsgruppe befasst sich mit der Herstellung und Weiterverarbeitung von Drähten, Stäben, Rohren und Profilen aus Stahl- und Schwermetallwerkstoffen durch Kaliberwalzen und Ziehen. Im Vordergrund steht dabei die Entwicklung und Optimierung werkstoff- und anwendungsspezifischer Technologien für das Walzen und Ziehen von Langhalbzeugen mit dem Ziel der Erzeugung determinierter Mikrostruktur- und Eigenschaftsprofile.

In Bezug auf die untersuchten Werkstoffe hat sich in der Vergangenheit, entsprechend des Bedarfes und den Anforderungen der industriellen Praxis, der Fokus von den Massenstählen immer mehr über die Qualitäts- und Edelstähle auch hin zu Sonderwerkstoffen verschoben. Die Einsatzbereiche der aus diesen Halbzeugen gefertigten Produkte sind äußerst vielfältig. Nennenswerte Anwendungen sind Bau- und Konstruktionselemente im Maschinen-, Fahrzeug- und Werkzeugbau und in der Architektur, Verbindungsformteile, Federn, Kugeln und Rollen für Wälzlager, Schweißdrähte, Kabel, Leitungen und Bauteile für Elektroanwendungen, Heizelemente, Seile, Siebe und Gewebe, Instrumentenbauteile oder Implantate, um nur einige zu nennen. Um den hohen Qualitätsanforderungen dieser Produkte gerecht werden zu können, ergebenden sich entsprechend hohe Anforderungen an die Halbzeuge und an die jeweiligen Fertigungstechnologien, deren Prozessfenster oftmals engen Grenzen unterliegen.

Produktivität, Flexibilität und Wirtschaftlichkeit, Material- und Energieeffizienz sind wesentliche Kriterien für die Fertigungsprozessgestaltung. Darüber hinaus kommt vor allem der Gewährleitung hoher, streng definierter Produktqualitäten, wie engen Maß- und Formtoleranzen, hochwertige und fehlerfreier Oberflächen und definierter, hochwertiger Werkstoffeigenschaften, besondere Bedeutung zu. Hervorzuheben sind in diesem Zusammenhang die Möglichkeiten, die durch thermomechanische Behandlungsverfahren (TMB) eröffnet werden. Das Eigenschaftsspektrum einzelner Werkstoffe und Werkstoffgruppen kann dadurch teils enorm erweitert bzw. umfassender ausgeschöpft werden, als das mit konventionellen Technologien und Wärmebehandlungen möglich ist. Zusätzliche Prozessschritte (vor allem Wärmebehandlungsstufen) können überflüssig und der Einsatz von Legierungselementen minimiert werden.
Für die Umsetzung der vielschichtigen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Langprodukte steht dem Institut - neben einer umfangreichen Ausstattung zur Simulation komplexer Umformvorgänge – vor allem eine einzigartige Ausrüstung Walz- und Ziehaggregaten zur Verfügung, die eine besonders anwendungsorientierte Forschung in enger Anlehnung an industrielle Fertigungsprozesse ermöglicht.

Die F&E-Aktivitäten der Fachgruppe Langprodukte lassen sich allgemein wie folgt umreißen:

  • Kalibrierung, Stichplangestaltung, Kraft- und Arbeitsbedarf beim Walzen in Streckkaliberreihen
  • Werkstofffluss in Abhängigkeit von Werkstoff, geometrischen Verhältnissen in der Umformzone, tribologischen und prozesstechnischen Bedingungen
  • Technologiebasierte Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen in Prozessen der Drahtherstellung
  • Technologieentwicklung für das Kaliberwalzen innovativer Werkstoffe für Hochleistungsanwendungen
  • Entwicklung thermomechanischer Walztechnologien unter praxisnahen Bedingungen für industrielle Anwendungen
  • Prozessanalysen und Werkstoffuntersuchung zur Ursachenforschung in Schadensfällen, Identifikation und Optimierung relevanter Prozessparameter beim Walzen und Ziehen
  • Qualitäts- und Eigenschaftsanalyse für Walzdraht und gezogene Drähte
  • Entwicklung von Herstellungstechnologien für Hochleistungsfederwerkstoffe
  • Prozesskettenverkürzung durch endabmessungsnahes Gießen, Walzen aus der Gießhitze und Gießwalzen von Stählen und NE-Metallegierungen
  • Ziehtechnologien, u. a. für Stahl-  und Cu-Drähte
  • Werkzeugentwicklung für das Ziehen von Drähten unterschiedlicher Werkstoffe
  • Betriebsuntersuchungen und industrielle Prozessanalyse zur Optimierung von Umformprozessen

Aktuelle Forschungsschwerpunkte