Forschungsberichte

Entwicklung einer neuen AlMg-Legierung für Außenhaut-Karosseriebleche mit verbesserter Umformbarkeit

Stefan Lang

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuen Aluminium-Blechwerkstoffs für Karosserieaußenhaut-Anwendungen im Automobilbau. Im Zentrum des Interesses steht dabei die Verbesserung der Umformbarkeit und damit die Steigerung der Produktivität und der Qualität der Fertigung komplexer Außenhautbleche in Aluminium.

Als Ausgangsbasis dient die Legierung AA 5182 (AlMg4,5Mn0,4) aus der Familie der AlMg-Werkstoffe. Dieser Werkstoff stellt im Spektrum der heute in Europa eingesetzten Karosserielegierungen den Werkstoff mit der besten Umformbarkeit dar. Generell ist die Nutzung des Potentials von AlMg-Werkstoffen für Außenhautanwendungen jedoch nur möglich, wenn die Problematik der für diese Legierungsfamilie typischen Entstehung sogenannter Fließfiguren gelöst wird. Diese Oberflächenerscheinungen bilden sich während des Umformvorgangs. Der Einsatz der betroffenen Legierungen im sichtbaren Außenhautbereich kommt deshalb aus optischen Gründen nicht in Frage.

Die Entwicklung eines Nachweisverfahrens zur meßtechnischen Erfassung von Fließfiguren auf Oberflächen definiert verformter Bleche und das Aufzeigen der Einflußparameter zur Vermeidung der Bildung dieser Oberflächeninhomogenitäten stellt den ersten Teil der Untersuchungen dar.

Im zweiten Teil werden anhand verschiedener im Labormaßstab hergestellter Legierungen die Haupteinflußparameter auf die Verbesserung des Umformverhaltens von AlMg-Werkstoffen aufgezeigt. Variiert werden in drei Testreihen mit Versuchwerkstoffen

• die Zusatzlegierungselemente,
• die thermischen Fertigungsparameter,
• und der Magnesiumanteil.

Die Charakterisierung der betrachteten Eigenschaften der Legierungen erfolgt durch eine Reihe verschiedener Modellumformversuche. Diese werden durch werkstofftechnische Analysen und Untersuchungen im Zugversuch ergänzt, die zur Interpretation des Werkstoffverhaltens herangezogen werden.

Den dritten Teil der Arbeit stellt die Verifizierung der erreichten Verbesserungen bezüglich Umformbarkeit und Fließfigurenbildung dar. Dies wird durch den Vergleich einer auf Basis der Erkenntnisse der Laborphase definierten und im großtechnischen Maßstab hergestellten neuen AlMg-Legierung für Karosserieaußenhaut-Anwendungen mit den Standardwerkstoffen AA 5182 (AlMg4,5Mn0,4) und AA 6016 (AlMg0,4Si1,2Mn) durchgeführt. Zusätzlich wird ein Quervergleich zu AlMg-Werkstoffen gezogen, die in Japan bereits Anwendung in der Karosserieaußenhaut finden. Zur Charakterisierung der Materialien werden dieselben Verfahren verwendet wie im zweiten Teil der Arbeit. Durch die Fertigung von Versuchsteilen mit serienähnlichem Charakter und die Herstellung eines in der Serienproduktion umformtechnisch kritischen Aluminiumaußenhautbauteils werden die Untersuchungen abschließend ergänzt.