Teilnahme von Sidenor F&E an einem europäischen Projekt zur Entwicklung einer neuen Laser-Oberflächenbearbeitung zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit im Automobilsektor
- STIFFCRANK verfügt über ein Budget von 1,7Mio. EUR € und hat eine Laufzeit von 3,5 Jahren. Das Projekt erhält Finanzierung von der Europäischen Kommission über den Forschungsfonds für Kohle und Stahl (Research Fund for Coal and Steel).
- Kurzfristig sollen die Ergebnisse Auswirkungen auf Unternehmen haben, die mikrolegierte Stähle in Anwendungen benutzen, bei denen die Ermüdung die Sicherheit und Betriebsdauer der Bestandteile beschränkt.
Sidenor F&E nimmt als Partner am STIFFCRANK-Projekt teil, das im Juli 2017 unter der Leitung des technologischen Zentrums AIMEN (Vigo, Spanien) begonnen hat.
Das Hauptziel des Projekts besteht in der Entwicklung einer neuen Laser-Oberflächenbearbeitung der Bestandteile zur Verbesserung ihrer Ermüdungsfestigkeit durch die Erzeugung von gehärteten und homogenisierten Schichten mikrolegierter und legierter Stähle.
Die Verwirklichung dieser Zielvorgabe erfordert ein besseres Verständnis der Verbindung zwischen der Restspannungsverteilung unter der Oberfläche und der durch die Laser-Oberflächenhärtung erzeugten Mikrostruktur in Verbindung mit der resultierenden Ermüdungsfestigkeit der Teile (Kurbelwellen), sowie der Auswirkung des Laser-Härtungsprozesses auf diese Eigenschaften.
Die Verbindung zwischen Materialverhalten und Laser-Verarbeitung verdient besondere Aufmerksamkeit. Zur Erzeugung von Kurbelwellen für die Automobilindustrie stellt Sidenor der Arbeitsgemeinschaft zwei Standardstähle (einen mikrolegierten Stahl und einen Vergütungsstahl) sowie einen Stahl mit verbesserter Dauerfestigkeit als möglichen zukünftigen Maßstab für Anwendungen mit hoher Beanspruchung zur Verfügung.
Gemäß der Ergebnisse dieser Studie wird eine Reihe von Richtlinien und Empfehlungen zur Optimierung der Ermüdungsfestigkeit von Bauteilen bei zyklischer hoher Last durch die Optimierung von Produktentwicklung und Produktherstellungsprozess entwickelt. Auf diesen Richtlinien und Empfehlungen sollen zukünftige Entwicklungen basieren, mit dem Ziel der Optimierung der Stahlqualitäten sowie der Lasertechnik zur Oberflächenhärtung angesichts der Ermüdung des Bauteils.
Kurzfristig hoffen wir auf eine Auswirkung auf die Unternehmen der Branche, die ausgewählte mikrolegierte Stähle für Anwendungen benutzen, in denen die Ermüdung die Sicherheit und Betriebsdauer der Bauteile beschränkt. Daher hoffen wir nicht nur auf eine direkte Auswirkung auf Branchen wie die Automobilindustrie und den Maschinenbau, sondern auch auf eine potentielle Anwendung in Offshore/Onshore- und Energiesektoren.
Wichtigste Innovationen
Als wichtigste Innovation gilt die Erzeugung von veränderten Methoden zur Laser-Oberflächenbearbeitung in Bezug auf eine verbesserte Ermüdungsfestigkeit der mikrolegierten Stähle. Fortgeschrittene Laserstrahltechnologien sollen die Homogenität der Härte sowie die Verteilung der Laserenergie im Stahlsubstrat verbessern.
Arbeitsgemeinschaft
STIFFCRANK verfügt über ein Budget von 1,7 Mio. EUR und soll 3,5 Jahre dauern. Das Projekt erhält Finanzierung von der Europäischen Kommission über den Forschungsfonds für Kohle und Stahl (Research Fund for Coal and Steel).
In dieser Arbeitsgemeinschaft wird Sidenor F&E mit dem als Koordinator fungierenden technologischen Zentrum AIMEN (Spanien) und zwei europäischen Universitäten, der Universität Lulea (Sweden) und der Universität Kassel (Deutschland), zusammenarbeiten.
Die Verantwortung von Sidenor F&E als Partner der Arbeitsgemeinschaft besteht in der Bereitstellung von industriellen Stählen zur Erzeugung von Bauteilen und Prüfkörpern, sowie in der Charakterisierung und Bewertung der im Laufe des Projekts aufgetauchten verschiedenen Varianten, die entweder auf konventionellen Techniken beruhen oder durch fortgeschrittene Lasertechniken bearbeitet werden.
Die anderen Mitglieder der Arbeitsgemeinschaft sind:
AIMEN (Asociacion Metalúrgica del Noreste – Stahlverband im Nordosten), leitet und koordiniert das Projekt und ist für eine der zwei im Rahmen des Projekts verfügbaren Laserlinien zuständig. AIMEN soll auch die optimalen Parameter des Laserverfahrens studieren, insbesondere die Verbindung zwischen Metallurgie, Härte und Restspannungen im Zusammenhang mit thermischen Parametern zur Steigerung der Ermüdungsfestigkeit. Schließlich soll durch eine Finite-Elemente-Analyse die Laserbearbeitung zur Anpassung der Wärmeübertragung simuliert werden.
Die Luleå University of Technology (LTU) verfügt über die zweite Laserlinie im Projekt. Sie ist für die Entwicklung der fortgeschrittenen Oberflächenhärtung durch bestimmte Techniken zuständig und soll zusammen mit AIMEN an der Bestimmung der optimalen Prozessbedingungen arbeiten. Die LTU wird auch an den Simulationen zur Bestimmung der optimalen Orientierung des Laserstahls arbeiten.
Die University of Kassel (KU) soll die Messungen der Restspannungen durch Röntgendiffraktion in Prüfkörpern und oberflächlich Laser-bearbeiteten Kurbelwellen durchführen. Die KU wird die besonderen Eigenschaften im Verhältnis zum Profil der Restspannungen bestimmen und jede Verbindung zwischen Mikrostruktur, Härteprofil und Verteilung von Restspannungen identifizieren.