Forschung
Feinkornwalzen - Photo: Ralf-Buechler
29.07.2020

Werkstoffeigenschaften verbessern dank Feinkornwalzen

IPH erforscht neues Verfahren zur Einstellung eines ultrafeinen Gefüges in Stahlbauteilen

Kann das Querkeilwalzen die Eigenschaften eines Werkstoffs verbessern? Dieser Frage gehen Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH im Forschungsprojekt „Feinkornwalzen“ nach.
 
Ihr Ziel ist es, mittels eines einfachen Walzprozesses ein ultrafeines Gefüge einzustellen und so die Festigkeit und Duktilität von Stahlbauteilen zu erhöhen.  Beim Querkeilwalzverfahren werden üblicherweise Vorformen für Bauteile hergestellt, die anschließend im Schmiedeprozess ausgeformt werden.
 
Welche Möglichkeiten das Querkeilwalzen noch bietet, erproben die Ingenieurwissenschaftler des IPH im neuen Forschungsprojekt
„Feinkornwalzen“.
Die Wissenschaftler wollen durch das Walzen nicht die Geometrie der Bauteile verändern, sondern die Gefügestruktur. Diese Veränderung ist nicht mit bloßem Auge ersichtlich: Ein Zylinder bleibt ein Zylinder. Der Unterschied steckt im Inneren des Werkstücks. Die kleinen Partikel, aus denen der Werkstoff besteht, werden zu einem ultrafeinen Gefüge gewalzt.
Das hat den Vorteil, dass das Material eine höhere Festigkeit und Duktilität aufweist. Damit ist es möglich, kleinere und leichtere
Bauteile zu konstruieren, die trotzdem hohen Belastungen standhalten –
beispielsweise für den Leichtbau.
 
Um ein ultrafeines Gefüge einzustellen, werden bisher zum Beispiel Verfahren wie „Equal Channel Angular Extrusion“ (ECAE) und „High Pressure Torsion“ (HPT) genutzt. Diese können allerdings nur schwer in bestehende industrielle Fertigungsketten implementiert werden, da sie spezielle Maschinen benötigen und mit einem hohen zeitlichen Aufwand verbunden sind. Mit dem Feinkornwalzen wollen die IPH-Ingenieure eine Möglichkeit schaffen, mit bestehenden Querkeilwalzanlangen die Werkstoffeigen-schaften zu verbessern. Schmiedeunternehmen könnten damit hohe Anschaffungskosten vermeiden und das Feinkornwalzen flexibel in schon bestehende Produktionsabläufe integrieren.
 
Derzeit legen die IPH-Ingenieure einen Querkeilwalzprozess aus, der zwar das Gefüge verändert, aber nicht die Geometrie des Bauteils. Anschließend untersuchen sie in Simulationsstudien und Experimenten, welche Parameter einen Einfluss auf den Prozess des Feinkornwalzens haben. Dazu variieren sie beispielsweise den Schulterwinkel, den Keilwinkel, die Umformgeschwindigkeit und die Temperatur des Werkstoffs sowie des Werkzeugs. Zudem untersuchen die Wissenschaftler, wie sich das Gefüge verändert, wenn das Bauteil nach dem Walzen in Öl, Wasser oder an der Luft abgekühlt wird. Ziel der Forscher ist es, aus den untersuchten
Parameterkombinationen ein Prozessfenster abzuleiten, das einen Walzprozess ermöglicht, bei dem sich das Gefüge wie gewünscht verändert und die Korngröße nach dem Walzen im ultrafeinkörnigen Bereich liegt.
 
Das Projekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert und läuft zwei Jahre.

Schlagworte

Entwicklung

Verwandte Artikel

Primetals Technologies liefert eine umfassende Produktionslinie mit modernster Technologie zum  Brammenguss, Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen an Masteel in China.
27.01.2026

Maanshan Iron & Steel erweitert Werk

Der chinesische Stahlhersteller Maanshan Iron & Steel Co., Ltd (Masteel) beauftragt Primetals Technologies mit der Planung, Lieferung und Inbetriebnahme einer zweisträngi...

Anlagen Automatisierung Bramme China Entwicklung EU Inbetriebnahme ING KI Langprodukte Lieferung Ltd Maanshan Iron & Steel Co. Messung Partnerschaft Primetals Produktion Prozessautomatisierung Stahl Stranggießanlage Temperatur Unternehmen USA WTO Zusammenarbeit
Mehr erfahren
Kerstin Maria Rippel, Hauptgeschäftsführerin der Wirtschaftsvereinigung Stahl
22.01.2026

Jahresbilanz der Stahlproduktion 2025

Viertes Krisenjahr in Folge - Verbandschefin Rippel: „2026 muss das Jahr der Standortsicherung werden!“

Asien Bund Deutschland Energie Entwicklung EU EU-Kommission Handel Industrie ING Investition KI Klima Politik Produktion Stahl Stahlerzeugung Stahlindustrie Stahlproduktion USA Wettbewerb Wirtschaft Wirtschaftsvereinigung
Mehr erfahren
21.01.2026

2026 wieder globaler Treffpunkt der internationalen Draht-, Kabel- und Rohrindustrien

Am 13. April 2026 ist es so weit: die Weltleitmessen der internationalen Draht-, Kabel- und Rohrindustrien, wire und Tube, öffnen ihre Tore in Düsseldorf.

Anlagen BRIC China Draht Düsseldorf Edelstahl Energie Energiewende Entwicklung Essen EU Handel Industrie ING Innovation Messe Nachwuchs Produktion Rohrbearbeitung Rohre Stahl Technik Tube Umformtechnik Wasserstoff Wasserstofftechnologie Werkstoff Werkstoffe Wire
Mehr erfahren
Kemper Produktpräsentation auf der diesjährigen FABTECH Show in Chicago.
21.01.2026

Kemper: CEO verlegt Standort in die USA

CEO Frederic Lanz wird seinen Wohn- und Arbeitsmittelpunkt in den US-Bundesstaat Michigan verlagern. Damit stärkt der Hersteller von Absaug- und Filteranlagen seine Präse...

Automation Automatisierung Bund Entwicklung EU Handel Industrie Innovation Lieferketten Nordamerika Steuerung Strategie Technik Umzug Unternehmen USA Verlag Wettbewerb Wirtschaft Zusammenarbeit
Mehr erfahren
16.01.2026

voestalpine erhält Auftrag im Bereich Hochregallagersysteme

Mit ihren modernen Hochregallagersystemen aus hochqualitativen Stahlprofilen zählt die voestalpine weltweit zu den führenden Anbietern anspruchsvollster Lagerlösungen.

Anlagen Distribution Entwicklung EU Handel Hochregallager IBU ING Innovation Kentucky KI Konstruktion Logistik Niederlande Produktion Profile Stahl Unternehmen USA Voestalpine AG Vorstand
Mehr erfahren