Entwicklung eines Walzprozesses zur Erzeugung von Bändern mit definiertem Querschnittsprofil

In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines neuen Walzverfahrens beschrieben, durch das Bänder mit einem definierten Querschnittsprofil hergestellt werden können. Dazu wurden erstmals die Grundlagen eines Walzverfahrens untersucht, bei dem sich der Materialfluss ausschließlich in Richtung der Bandbreite erstrecken darf. Im Falle eines auch nur teilweise in Längs- oder Höhenrichtung gerichteten Materialflusses könnte das Verfahren nicht zur Herstellung von Bändern mit unterschiedlichen Dicken über der Bandbreite angewendet werden, da in diesem Fall nicht zu akzeptierende Fehlererscheinungen wie Bandwellen, Risse oder Materialaufwerfungen auftreten würden. Durch theoretische Überlegungen wurden Werkzeuggeometrien und Verfahrensabläufe ermittelt, mit denen dieser vollständige Materialfluss in Bandbreitenrichtung möglich wird. Um die theoretischen Überlegungen zur Rollengeometrie und zur Verfahrensgestaltung durch Walzversuche überprüfen und abzusichern zu können, wurde eine Versuchseinrichtung konzipiert und aufgebaut. Als Versuchseinrichtung wurde ein vorhandenes Profilwalzwerk genutzt, für das ein geeigneter Werkzeugsatz entwickelt wurde. Auf diesem Walzwerk wurden systematische Walzversuche an Platinen durchgeführt, um die wesentlichen Prozessparameter und Einflussfaktoren bei der Erzeugung des definierten Querschnittsprofils zu identifizieren und zu optimieren. Anhand dieser praktischen Versuche wurde auch der Nachweis geführt, dass der erforderliche Materialfluss tatsächlich erreicht werden kann. Durch die umfangreiche Analyse der auftretenden Spannungs- und Formänderungsverhältnisse wurde aufgezeigt, welche plastomechanischen Mechanismen diesem Materialfluss zu Grunde liegen. Aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen wurde die Versuchseinrichtung gezielt erweitert, um schließlich das Walzen von Bändern zu ermöglichen. Durch systematische Untersuchungen und weiterführende Walzversuche auf dieser Walzeinrichtung wurde die Technologie zur Erzeugung eines definierten Bandprofils weiterentwickelt, die Formgebungsmöglichkeiten bei der Gestaltung des Querschnittsprofils ermittelt und verschiedene Walzstrategien zum Ablauf des Prozesses überprüft. Durch diese Versuche wurde auch das Anwendungsspektrum gezielt auf die Bereiche fokussiert, in denen ein großes Potenzial für eine spätere wirtschaftliche industrielle Umsetzung besteht. Ergänzend wurden Konzepte für eine industrielle Walzanlage und geeignete Prozessketten vorgestellt, mit denen Bänder mit definiertem Querschnittsprofil wirtschaftlich erzeugt werden können. Abschließend wurde das Anwendungspotenzial für Bänder mit definiertem Querschnittsprofil anhand der Herstellung erster Musterbauteile aufgezeigt.