Bewertung des Umformverhaltens von Reintitan im einachsigen Zugversuch

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1 Theoretische Grundlagen

1.1 Einleitung

Steigende Kraftstoffpreise und steigende Anforderungen durch Gesetze zum Schutz der Umwelt erzwingen einen weiterhin sinkenden Kraftstoffverbrauch zukünftiger Automobilgenerationen. Dieses erfordert eine Senkung des Luftwiderstandes sowie des Gewichts des Fahrzeugs. Gleichzeitig steigen jedoch die Ansprüche des Kunden an den Komfort, die Sicherheit und die Langlebigkeit seines Kraftfahrzeugs. Der Leichtbau mit konventionellen Werkstoffen stößt bereits heute an seine Grenzen bzw. er wird durch die steigenden Komfort- und Sicherheitsanforderungen wieder aufgezehrt. Daher kann eine weitere Gewichtsreduzierung nur durch die Verwendung bisher im Automobilbau nicht oder nur wenig genutzter Werkstoffe erreicht werden.

1.2 Titan als Werkstoff

Aufgrund seiner hohen spezifischen Festigkeit, seines hohen elastische Energieaufnahmevermögens und seiner guten Korrosionsbeständigkeit ist Titan ein höchst attraktiver Werkstoff für die Automobilindustrie und wird im Rennsport seit langem eingesetzt. So ermöglicht die Verwendung von Titan z.B. bei Fahrwerksfedern eine Verringerung der ungefederten Massen in Verbindung mit einer Reduzierung des Bauraums, bei Abgasanlagen nahezu eine Halbierung des Gewichts in Kombination mit deutlich verbesserten Lebensdauern [...]. [ 1 ]

Durch die Verwendung von Titan als Werkstoff können also mehrere konstruktive Ziele zugleich erreicht werden.

Viele Bauteile eines Fahrzeuges werden durch Blechumformung hergestellt. Um hier einen Herstellungsprozeß entwickeln zu können, ist die Kenntnis der Umformeigenschaften des Werkstoffes notwendig. In DIN 17850 [ 5 ] ist die chemische Zusammensetzung von Titan festgelegt, in DIN 17860 [ 5 ] die technischen Lieferbedingungen für Bänder und Bleche aus Titan. Allerdings sind in dieser Norm nur die Werte für die Dehngrenzen, die Zugfestigkeit, und die Bruchdehnung festgelegt. Daher müssen weitere umformtechnische Kennwerte aufgenommen werden, um eine Aussage bezüglich der Umformbarkeit dieses Werkstoffes zu ermöglichen.

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Nach DIN EN 10130 können aus der Fließkurve weitere Kennwerte ermittelt werden:

- senkrechte Anisotropie r:

- Verfestigungsexponent n:

2 Experimentelle Untersuchungen

2.1 Versuchseinrichtung