Quenching

Als Abschreck-, Abkühl- oder auch Quenching-Prozess wird beim Presshärten die Zeitspanne bezeichnet, in der das Umformwerkzeug geschlossen bleibt bis das Bauteil von circa 900 °C auf unter 400 °C abgekühlt ist. Durch die Abkühlung wird der Stahlwerkstoff gehärtet, sodass das fertige Blechbauteil schließlich Festigkeiten von bis zu 1500 MPa aufweist. Mit herkömmlichen Umformverfahren ist es nicht möglich, vergleichbare Festigkeiten zu erreichen.

Beim Quenching wird das heiße Blech durch den Kontakt mit den gekühlten Umformwerkzeugen abgeschreckt. Dazu sind in die Werkzeuge Kühlkanäle eingearbeitet, durch die Kühlwasser fließt. Weil die Werkzeuge kälter sind als das umgeformte Blech, kühlt das Blech ab und die Materialeigenschaften des umgeformten Blechs verändern sich. Vor der Abkühlung ist das Stahlblech wegen der hohen Temperaturen weich und deshalb leicht formbar: Man spricht von einem austenitischen Gefüge des Stahlwerkstoffs.

Quenching – Wärmefluss und Phasentransformation Der Wärmefluss und die Phasentransformation ist während des Abschreckens zu berücksichtigen. Umformen und Abschrecken von heißen Bauteilen nach der Austenitisierung führt zu einer martensitischen Mikrostruktur.

Um die gewünschten Festigkeiten zu erreichen, ist es notwendig, während der Umformung – aber vor allem direkt nach Abschluss der Umformung im geschlossenen Werkzeug – eine Abkühlrate von mehr als 27 K/s zu erreichen. Nur bei einer ausreichend schnellen Abkühlung wandelt sich das Gefüge von Austenit komplett in Martensit um – und erst durch diese Umwandlung wird der Werkstoff gehärtet und dadurch vergütet.

Der wichtigste Einflussfaktor auf die Abkühlrate ist der direkte Kontakt zwischen der gekühlten Werkzeugoberfläche und dem heißen, umgeformten Blech. Ein Luftspalt zwischen Blech und Werkzeug wirkt isolierend, sodass es das Ziel sein muss, die Umformwerkzeuge so zu bauen, dass sie im geschlossenen Zustand überall im Kontakt mit dem umgeformten Blech sind.

Ein weiterer Einflussfaktor auf den Abschreckprozess ist der Werkzeugwerkstoff. Neuere Entwicklungen haben Werkzeugstähle hervorgebracht, die eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und sich dadurch besonders gut für den Abschreckprozess eignen. In der Regel muss jedoch ein Kompromiss hinsichtlich der Standfestigkeit eingegangen werden.

Zusammengefasst ist der Abschreck-, Abkühl- oder auch Quenching-Prozess ein Teilvorgang beim Presshärten. Durch das Abschrecken bekommt das Blechbauteil die gewünschte Festigkeit; das Bauteil wird gehärtet.

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