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01.10.2006
E-Modul von Feinblech
Der Elastizitäts-Modul ist ein Maß für die reversible, elastische Verformung durch eine gegebene Belastung. Nun wurde der Elastizitätswert E-Modul von 34 Feinblechsorten in Zugversuchen ermittelt.
In der Automobilindustrie erfolgt die Auswahl von Konstruktionswerkstoffen nach einer Bauteilanalyse, in die zunehmend auch der Elastizitätswert E-Modul einfließt. Für Stahl wird ein Wert von 210.000 MPa angenommen. In der Praxis ist der Elastizitätswert von der Temperatur, der Lage zur Walzrichtung sowie von der Vorverformung abhängig.
Im Rahmen eines Gemeinschaftsvorhabens europäischer Stahlhersteller und der Automobilhersteller in Deutschland wurden 34 Feinblechsorten mit und ohne Oberflächenveredelung auf ihren Elastizitätswert hin geprüft. Für diese Versuchsreihe, die in enger Zusammenarbeit zwischen der SZMF und der Prüftechnik der SZFG erfolgte, wurden die in zwei Teilvorhaben ermittelten E-Modulen Elastizitätswerte ausgewertet. Hier bezog man für den Anlieferungs- oder Auslieferungszustand Proben in drei Prüfrichtungen, abhängig von ihrer Walzrichtung, ein. Dabei konnten Stahlfamilien anhand der Richtungsabhängigkeit des E-Moduls zusammengefasst werden (Bild 1).
Nach dem Pressen von Blechtafeln zu Bauteilen traten erhebliche Unterschiede bei der Rückfederung auf (Bild 2). Die Rückfederung macht eine erhebliche Nacharbeit für einen passgenauen Einbau des Bauteils in die Gesamtstruktur des Fahrzeugs notwendig. Dieser Effekt wird stärker, je niedriger der E-Modul-Wert ist.
Verursacht wird die unterschiedliche Rückfederung zum Einen durch die Orientierung der Tafeln zu ihrer Walzrichtung und zum Anderen durch die Verringerung des E-Moduls nach der Vorverformung. Bereits eine Vorverformung von 2 % verursacht für ferritische Stähle, z. B. Bake Hardening Stahl, eine Verringerung des Elastizitätswertes um ca. 10 % (Bild 3).
Nach einer Wärmebehandlung bei 170 °C, entsprechend des Lackeinbrennvorgangs der Rohkarosserie, "erholt" sich der E-Modul weitgehend.
Die Ergebnisse dieser umfangreichen Versuchsreihe werden insbesondere für neue, höherfeste Stahlsorten in die Simulation der Automobilhersteller einfließen. Leider kann man dem Wunsch der Automobilindustrie nach weitaus höheren E-Modulen von Stahlsorten bis zu 320.000 MPa derzeit nur mit erheblichem Aufwand im Labormaßstab nachkommen.
Dr. Thomas Evertz
aus "INTERN" 12. Ausgabe (Juli 2006)
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