Fostabericht P 281.2 - Industrielle Nutzung von Stahlblechverbundwerkstoffen mit geschäumtem AluminiumFostabericht P 281.2 - Industrielle Nutzung von Stahlblechverbundwerkstoffen mit geschäumtem Aluminium

P 281.2: Industrielle Nutzung von Stahlblechverbundwerkstoffen mit geschäumtem Aluminium Projekt 2: Produktion und technische Anwendung von Sandwichverbunden aus Stahlblechen mit geschäumtem Aluminium

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ISBN: 3-934238-69-6 Artikelnummer: 9078b1ab6317 Kategorien: ,

Beschreibung

Im Rahmen eines zweigeteilten Projektes über die industrielle Nutzung von Stahlblechverbundwerkstoffen mit geschäumtem Aluminium ist im Projekt 281.1 die Herstellbarkeit derartiger Sandwichkonstruktionen im Labormaßstab untersucht worden ( Forschungsbericht P 281.1 der Studiengesellschaft Stahlanwendung e.V. ). Dabei hat sich gezeigt , dass der neuartige Sandwichverbund interessante Eigenschaften für ein breites Spektrum möglicher innovativer Anwendungen bietet. Er verhindet die signifikanten Eigenschaften des Stahls in Form der Deckbleche mit einer Kemlage sehr geringer Dichte und zusätzlichen, funktional nutzbaren Eigenschaften. Ziel des zweiten Teils des Projektes mit dem hier vorliegenden Abschlussbericht ( P281.2 ) war es, die im Labormaßstab entwickelte Flerstellung auf eine industrielle Ebene zu übertragen, um Sandwichpaneele mit großen Abmessungen und damit breiterer Anwendungsbasis hersteilen zu können.
In Verfolgung dieser Aufgabe konnten die Abmessungen des herstellbaren schäumbaren Halbzeugs durch Verwendung einer modifizierten Strangpressmatrize auf 450 mm x 4000 mm x 3 mm erhöht werden . Mit verschiedenen Fügeverfahren wie Laserstrahl -, Reibrühr- und WIG -Schweißen wurden größere Abmessungen dargestellt , auch um das schäumbare Halbzeug für einen Walzplattierprozess mit stabilen Prozessparametem in ein Coil mit konventionellem Aluminiumband einbinden zu können. Beim Walzplattieren kamen als Deckblechwerkstoffe die Stähle DC01 ( 1.0330 ) und erstmals auch X5CrNil 8- 10 ( 1.4301 ) zum Einsatz. Das Aufschäumen erfolgte kontinuierlich in einem neu entwickelten Banddurchlaufofen, so dass Bleche mit Abmessungen von 400mm x 1600 mm hergestellt werden konnten. Das Fügen der Sandwichverbunde war mit Laserstrahl – schweißen erfolgreich, und durch Tiefungsversuche wurden Grenzformänderungsschaubilder erstellt, auf deren Basis Umformsimulationen für verschiedene Bauteile durchgeführt werden konnten. Zur Ermüdungsfestigkeit verschiedener Aluminiumschäume und Aluminiumschaumverbunde wurde durch entsprechende Versuche eine breite Datenbasis generiert. Das günstige Energieabsorptionsverhalten konnte in dynamischen Druckversuchen auch für hohe Dehnraten nachgewiesen werden.
Im Hinblick auf die Anwendung wurden Konstruktionen, Berechnungen und Untersuchungen für den Einsatz von Stahl-Aluminiumschaum -Sandwichverbunden in einer mobilen Behelfsbrücke , in einem unsinkbaren Rettungsboot, als Schutzeinrichtung und als hoher Wagenl ängsträger durchgeführt. Das unsinkbare Rettungsboot wurde konstruiert und im Maßstab 1 :5 gebaut. In zusätzlichen Versuchen konnten winkelförmige Profde und U-Profile hergestellt werden. Untersuchungen zum Ausschäumen von Rohren z.B. für den Seitenaufprallschutz in Personenkraftwagen und die Konstruktion und Herstellung einer ausgeschäumten Walze für Rotationsdruckmaschinen eröffnen weitere Einsatzmöglichkeiten.
Als zusammenfassendes Ergebnis der Untersuchungen ist ein Produktdatenblatt erstellt worden, mit dem potentiellen Anwendern von Stahlsandwichverbunden Informationen über das Erzeugnis, seine Herstellung, seine Eigenschaften und seine Verarbeitung zur Verfügung gestellt werden. Das Ergebnis des Projektes P 281.2 ist im wesentlichen, dass die Verfahrenstechnik zur Herstellung der Sandwichverbunde in allen Prozessschritten deutlich verbessert und auch größere Abmessungen erreicht werden konnten. Zusätzlich wurden wichtige Werkstoffkennwerte ermittelt. Die relativ gesehen geringe Festigkeit des Aluminiumschaumes macht seine Verwendung in Sandwichverbunden vor allem dann sinnvoll, wenn sich die Anforderungen aus der betrachteten Anwendung und das spezifische Profil aus funktionalen und strukturellen Eigenschaften des Aluminiumschaums decken. Vor allem bei der pulvermetallurgischen Herstellung von Aluminiumschaum müssen Reproduzierbarkeit und Homogenität noch weiter verbessert werden.
STUDIENGESELLSCHAFT STAHLANWENDUNG e.V.

Veröffentlichung:
2003

Autoren:
Dr. rer. nat. J. Baumeister, Univ. Prof. Dr.-lng. W. Bleck, Dipl.-Ing. T. Böllinghaus, Dipl.-Ing. M. Paschen, Univ. Prof. Dr.-lng. G. Sedlacek