Source: Deutsche Nachrichten
Motordrehzahlen von bis zu 18.000 U/min, Verbrennungstemperaturen von mehr als 1.000 °C und chemisch aggressive Gase stellen Werkstoffe im Spitzenmotorsport vor extreme Anforderungen. Für eine neu entwickelte Superlegierung auf Titanbasis suchte ein Kunde aus dem Hochleistungs-Automobilbereich eine Umformlösung, die nicht nur den gewünschten kreisförmigen Querschnitt erzeugt, sondern zugleich die Mikrostruktur des Materials gezielt beeinflusst.
Montanstahl entwickelte dafür einen mehrstufigen Warmstrangpressprozess mit präzise definierten Prozessparametern.
Der vollständige Anwendungsbericht „Warmstranggepresstes Titan: Aerospace-Technologie für den Motorsport“ beschreibt die technische Aufgabenstellung und den entwickelten Lösungsweg: Special Hot Extruded Profiles for Motorsport’s Elite Level.
Warum konventionelle Umformverfahren an ihre Grenzen stießen
Die neue Leichtbau-Superlegierung konnte mit konventionellen Umformtechnologien nicht verarbeitet werden. Das zulässige Prozessfenster war äußerst eng und erforderte eine präzise Steuerung aller relevanten Parameter. Bereits geringe Abweichungen während der Umformung hätten zum Scheitern des Prozesses führen können.
Die Aufgabe war deshalb nicht allein geometrischer Natur. Gesucht wurde ein Verfahren, das die vorgegebenen Abmessungen erreicht und gleichzeitig auf das metallurgische Verhalten des Werkstoffes abgestimmt werden kann.
Warum Warmstrangpressen für einen einfachen Rundquerschnitt?
Warmstrangpressen wird häufig eingesetzt, um komplexe Profilgeometrien herzustellen. In diesem Projekt war der benötigte Querschnitt jedoch kreisförmig und damit geometrisch vergleichsweise einfach.
Der entscheidende Vorteil des Verfahrens lag daher nicht primär in der Formgebung. Ausschlaggebend war die Möglichkeit, den Werkstoff über mehrere exakt definierte Umformstufen zu verarbeiten und dabei sowohl die Prozessbedingungen als auch die Materialeigenschaften gezielt zu kontrollieren.
Das Warmstrangpressen übernahm somit eine werkstofftechnische Funktion, die deutlich über die reine Herstellung der Profilgeometrie hinausging.
Mehrstufiger Prozess stellt Abmessungen und Mikrostruktur ein
Montanstahl definierte die einzelnen Extrusionsstufen und Prozessparameter so, dass sowohl die gewünschten Abmessungen als auch eine gezielte Einstellung der Mikrostruktur der titanbasierten Superlegierung erreicht werden konnten.
Das Ergebnis ist ein warmstranggepresstes Rundprofil für den weltweiten Einsatz im Spitzenmotorsport. Der Anwendungsfall überträgt Technologien und Werkstoffkonzepte aus der Luft- und Raumfahrt auf die extremen thermischen und chemischen Belastungen der Hochleistungs-Automobilindustrie.
„Bei diesem Projekt war nicht die Komplexität des Querschnitts die zentrale Herausforderung, sondern die präzise Beherrschung des Werkstoffes und der Prozessparameter über mehrere Umformstufen. Der Anwendungsfall zeigt, dass Warmstrangpressen auch bei einfachen Geometrien einen entscheidenden werkstofftechnischen Mehrwert bieten kann“, erklärt Patrick Rohde, Senior-Vertriebsingenieur bei Montanstahl.
Was Konstrukteure und Werkstoffentwickler daraus ableiten können
Der Anwendungsfall zeigt, dass die Wahl eines Umformverfahrens bei Hochleistungslegierungen nicht allein anhand der sichtbaren Profilgeometrie getroffen werden sollte. Auch das verfügbare Prozessfenster, die angestrebte Mikrostruktur, das Umformverhalten des Materials und die späteren Einsatzbedingungen beeinflussen die Verfahrenswahl.
Warmstrangpressen kann deshalb selbst bei scheinbar einfachen Querschnitten sinnvoll sein, wenn der Umformprozess gleichzeitig eine werkstofftechnische Funktion übernimmt.
Für Konstrukteure und Werkstoffentwickler bedeutet dies, dass Materialauswahl, Profilgeometrie und Fertigungsverfahren bereits in einer frühen Entwicklungsphase gemeinsam betrachtet werden sollten.
Technische Eckdaten
Profilgeometrie: kreisförmiger Querschnitt
Werkstoff: fortschrittliche titanbasierte Leichtbau-Superlegierung
Fertigungsverfahren: mehrstufiges Warmstrangpressen
Anwendungsbereich: Spitzenmotorsport und Hochleistungs-Automobilindustrie
Destination: weltweiter Einsatz
Betriebsumfeld: Motordrehzahlen bis 18.000 U/min, Verbrennungstemperaturen über 1.000 °C und chemisch aggressive Gase
Entwicklungsteams, die schwer umformbare Legierungen, kundenspezifische Sonderprofile oder Komponenten für extreme Einsatzbedingungen entwickeln, finden im vollständigen Anwendungsbericht weitere Informationen zum Projekt und zur eingesetzten Technologie:
Special Hot Extruded Profiles for Motorsport’s Elite Level
Technische Beratung zu warmstranggepressten Sonderprofilen:
Maßgefertigte warmgepresste Stahlprofile | Montanstahl
Über Montanstahl
Die Montanstahl AG ist ein 1983 in Stabio in der Schweiz gegründetes, familiengeführtes Produktions- und Serviceunternehmen für hochwertige Spezialprofile aus Stahl und Edelstahl. Für kundenspezifische Anforderungen verbindet die Montanstahl-Gruppe verschiedene Fertigungstechnologien, darunter Warmwalzen, Warmstrangpressen, Kaltwalzen, Kaltziehen und Laserschweißen. Beim Warmstrangpressen verarbeitet die Gruppe neben Stahl und Edelstahl auch Nickelbasis- und Titanlegierungen.