Grundlagenuntersuchungen zur Herstellung thixogeformter Stahlverbundbauteile

Mit dem Thixofügen werden verschiedene Vorteile des Gesenkschmiedens und des Verbundgusses in einem Verfahren kombiniert. So wird die Herstellung von endkonturnahen Bauteilen mit angepasstem Eigenschaftsprofil in einem einstufigen Formgebungsverfahren ermöglicht. Stähle sind wegen ihrer metallphysikalischen Eigenschaften als Grundwerkstoff für das Thixofügen von Verbundbauteilen von besonderem Interesse. Zur Weiterentwicklung dieses jungen Fügeverfahrens und zur Charakterisierung der erreichbaren Verbundqualität wurden im Anschluss an die Entwicklung eines Werkzeugkonzeptes Grundlagenuntersuchungen durchgeführt. Dazu wurden verschiedene Werkstoffkombinationen und Einlegeteilgeometrien getestet, um das potentielle Prozessfenster erschließen und beschreiben zu können. Neben einem guten Formschluss kommt es beim Thixofügen abhängig von den eingesetzten Werkstoffen bei der Grundmatrix (X210CrW12 / 100Cr6) bzw. den Einlegeteilen (9SMn28 / X5CrNi18-10 / CuCo2Be / CuSn12-C) sowie von der Einlegeteilgeometrie auch zur kraftschlüssigen bis hin zur stoffschlüssigen Verbindung. Wegen der vorliegenden Wärmeeinwirkung und der prozessspezifischen Parameter ist eine Verwendung von Kupferwerkstoffen bzw. Hohlmaterialien in Röhrenform allerdings nur eingeschränkt realisierbar. Die resultierenden Erkenntnisse der weitestgehend erfolgreichen Einbettung von Einlegeteilen in die teilflüssige Grundmatrix wurden zur Herstellung eines Demonstratorbauteiles herangezogen. Mit diesem kann die Eignung des Thixofügens zur Herstellung von Endkontur-Verbundbauteilen aus Stahl in lediglich einem Prozessschritt unter Beweis gestellt werden.