Kurzfassung: Dauerhaft korrosionsgeschützte Automobilbauteile fertigt man aus verzinktem Stahlband: Eine schlichte Wahrheit, die so allerdings nur für kalt umgeformte Bauteile gilt. Bei der Warmumformung, vor allem bei der besonders wirtschaftlichen direkten ...

[ThyssenKrupp AG - 07.11.2011] GammaProtect®: kathodischer Korrosionsschutz für die Warmumformung


Dauerhaft korrosionsgeschützte Automobilbauteile fertigt man aus verzinktem Stahlband: Eine schlichte Wahrheit, die so allerdings nur für kalt umgeformte Bauteile gilt. Bei der Warmumformung, vor allem bei der besonders wirtschaftlichen direkten oder einstufigen Warmumformung, war die Korrosionsschutz-Frage bislang weitaus schwieriger zu lösen. Mit GammaProtect® hat ThyssenKrupp Steel Europe jetzt eine neue Oberfläche entwickelt, die dem Rost auch bei warm umgeformten Komponenten keine Chance lässt.

GammaProtect® ist eine elektrolytische Beschichtung mit hohem Schmelzpunkt, die den extremen Temperaturen der Warmumformung standhält. Neben Schutz gegen Verzunderung bietet sie aktiven, kathodischen Korrosionsschutz wie eine klassische Verzinkung für kalt umformbare Stähle. Damit erweitert die Oberfläche den Einsatzbereich der Warmumform-Technologie auf Teile im besonders korrosionsgefährdeten Nassbereich der Karosserie.

Weil sich durch Warmumformung, englisch Hot Forming, sowohl strenge Sicherheits- als auch hohe Leichtbau-Anforderungen erfüllen lassen, erlebt die Technologie einen Boom im Automobilbau. Die Stärken von GammaProtect® zeigen sich vor allem bei der direkten Warmumformung. Hier werden Stahlbleche zunächst auf rund 900 Grad Celsius erhitzt, sofort danach in einem speziellen Umformwerkzeug zum Bauteil geformt und gleichzeitig schnell abgekühlt. Durch die rasche Abkühlung entstehen Komponenten mit Festigkeiten von bis zu 1.650 Megapascal. Damit lassen sich die Bauteile dünnwandiger und Gewicht sparend konstruieren.

Zink mit seinem relativ niedrigen Schmelzpunkt von 419,5 Grad wird in der Aufheizphase des Hot Forming Prozesses flüssig. In der direkten Warmumformung ist das ein Risiko: Beim Umformen der heißen Blechplatinen kann flüssiges Zink das Werkstoffgefüge angreifen, so dass im fertigen Bauteil Risse entstehen. Bei der indirekten Warmumformung ist das Phänomen weniger ausgeprägt, denn dort wird zunächst das kalte Blech zum Bauteil geformt und die hohe Festigkeit durch anschließendes Aufheizen und Abkühlen, also ohne weitere Umformbelastung hergestellt. Diese Variante braucht allerdings mehr Zeit und verursacht höhere Kosten als der direkte Warmumformprozess. Mit GammaProtect® können Automobilhersteller nun erstmals die Vorteile der kostengünstigen direkten Warmumformung nutzen, ohne auf einen aktiven Korrosionsschutz verzichten zu müssen.

Neu entwickelter Überzug für höheren Schmelzpunkt
GammaProtect® hat eine Zusammensetzung, die den Schmelzpunkt des Überzugs auf über 870 Grad erhöht. Dabei ist der Zinkanteil hoch genug, dass die kathodische Korrosionsschutzwirkung nicht beeinträchtigt wird. Die Beschichtung ist so widerstandsfähig, dass sie zeitliche Schwankungen im Fertigungsablauf verkraftet und stabile Prozesse ermöglicht. Auf der anderen Seite lassen sich mit GammaProtect®-geschützten Blechen aber auch deutlich schnellere Aufheizgeschwindigkeiten erzielen, so dass sich die Verweildauer der Bleche im Ofen im Vergleich zu aktuellen Serienprodukten um bis zu 20 Prozent verkürzen kann.

Weil immer mehr Teile in rasant wachsenden Stückzahlen mit Hot Forming gefertigt werden, sind kürzere Taktzeiten ein wichtiges Ziel bei der Weiterentwicklung des Verfahrens. Mit neuen Aufheiztechnologien wie Induktion oder Infrarotstrahlung könnten sich Warmumform-Stähle bis zu 100mal schneller auf die nötige Temperatur bringen lassen. Auch unter diesen Bedingungen bleibt die neue Beschichtung von ThyssenKrupp Steel Europe stabil und sorgt für nachhaltigen Korrosionsschutz.

Die GammaProtect®-Beschichtung ist bereits unter seriennahen Bedingungen erprobt und hat bewiesen, dass sie für alle automobiltypischen Weiterverarbeitungsschritte geeignet ist. Als Fügeverfahren kommen Kleben und Widerstandspunktschweißen ebenso in Frage wie MIG/MAG-Schweißen. Das Korrosionsschutzpotenzial ist in umfangreichen, standardisierten Tests nachgewiesen.

Die neue Beschichtung eignet sich auch für die innovative Tailored Tempering Technologie, mit der sich warm umgeformte Bauteile mit lokal unterschiedlichen Festigkeits- und Dehnungseigenschaften fertigen lassen. Außerdem vereinfacht die Oberfläche die Produktion von belastungsorientiert aufgebauten Tailored Blanks für die Warmumformung, den so genannten Hotform Blanks.

Mit GammaProtect® baut die ThyssenKrupp Steel Europe AG ihre Palette bei Warmumformstählen weiter aus. Unterschiedliche Kundenansprüche erfüllt das Unternehmen auch mit einer unbeschichteten Ausführung sowie mit einer Aluminium-Silizium Oberfläche, die Verzunderung verhindert und für passiven Korrosionsschutz sorgt.


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