Thyssenkrupp ist seit vielen Jahren Partner der Automobilhersteller unter anderem im Bereich Warmumformung; jetzt hat das Duisburger Unternehmen eine innovative Beschichtung für die nächste Generation der Warmumformung vorgestellt. Mit der neuen Beschichtung AS Pro die prozessbedingte und nachteilige Wasserstoffaufnahme während des Glühvorgangs im Produktionsprozess erheblich minimiert. Das sorgt für eine signifikant verbesserte Bauteil- und Prozesssicherheit bei warmumgeformten, insbesondere strukturrelevanten Bauteilen. Die Entwicklung wurde auf der Blechexpo im November 2019 vorgestellt und soll zeitnah dem Markt zur Verfügung stehen.
Prozessbedingte Herausforderung bei der Warmumformung
Das Kürzel AS steht für eine aus Aluminium und Silizium bestehende Beschichtung, die warmumgeformte Bauteile vor Zunder und Korrosion schützt. Im Warmumformprozess solcher mit AS beschichteten Mangan-Bor-Stähle gibt es eine kritischen Phase. Während des Glühvorganges im Ofen kommt es zu Oberflächenreaktionen mit Wasserdampf, da das Aluminium mit dem Sauerstoff des Wasserdampfes reagiert. Dabei entsteht unter anderem Wasserstoff, der aufgrund der hohen Temperaturen durch die Beschichtung in den Werkstoff diffundiert. In Kombination mit hohen Festigkeiten und hohen Spannungen im Bauteil kann es zu einer Wasserstoffversprödung kommen. Bisherige Gegenmaßnahmen dazu sind zum einen die Steuerung der Ofenatmosphäre durch eine Taupunktregelung oder ein nachträglicher Glühvorgang. Beide Verfahren sind energieaufwendig und verursachen hohe Kosten.
Einen Ansatz zur Behebung der Wasserstoffversprödung fanden die Experten von w in einem veränderten Legierungskonzept der Beschichtung. AS Pro wird, wie eine Standard AS-Beschichtung, in den modernen Feuerbeschichtungsanlagen des Unternehmens im Durchlauf gefertigt. Hier wird dem Schmelzbad nun neben Aluminium und Silizium eine gezielte Menge Magnesium beigefügt. Im Glühprozess zeigt die neue Legierung ihre Wirkung: Auf atomarer Ebene entsteht an der Werkstoffoberfläche nun ein Magnesiumoxid, dass signifikant weniger diffusiblen Wasserstoff bildet als eine Standard AS-Beschichtung.
Die Thyssenkrupp-Experten sicherten diese Befunde in zahlreichen Untersuchungen auf Serienanlagen ab. Die Resultate seien überzeugend, heißt es: Für Bauteile nach der Warmumformung kann eine Verringerung des Wasserstoffgehaltes um 40 Prozent und mehr belegt werden, bei flexibel gewalztem Material ist sogar eine Verringerung der Wasserstoffaufnahme von bis zu 70 Prozent möglich.
Prozessstabilität und Bauteilsicherheit
Für die Automobilhersteller sind zuverlässige Prozesse bei der Bauteilfertigung ein wichitger Faktor im Rahmen der Produktion. „Als Partner der Automobilindustrie verstehen wir uns als Innovationstreiber, der die Herausforderungen der Warmumformung kennt und unsere Kunden mit Lösungen unterstützt“, so André Matusczyk, CEO der Business Unit Automotive bei Thyssenkrupp Steel. „Dank unserer AS Pro beschichteten Warmumformstähle ist nun Schluss mit energie- und zeitaufwendigen Zusatzmaßnahmen, die im Warmumformprozess normalerweise nötig sind. Damit können die Kunden ihre Prozesse weiter optimieren und haben zudem Vorteile auf der Kostenseite. Wir freuen uns, mit AS Pro die nächste Generation der Warmumformung auf den Weg zu bringen.“
