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Mittwoch, 22 Juli 2020 06:20

Mit Korrosionsschutz bares Geld sparen

Korrosionsschutz Korrosionsschutz

Die verschiedensten Branchen haben sich in den letzten Jahren mit dem Thema Leichtbau beschäftigt, insbesondere die Automobilindustrie. Damit die Fahrzeuge umweltschonender, effizienter und leichter werden, ist die Automobilbranche stets auf der Suche nach neuen Lösungen, Formen und Materialien.

 

Durch ihren besonders langlebigen Korrosionsschutz zeichnen sich die Zinklamellen-Systeme für Fahrzeugkomponenten aus, durch die ebenfalls das Gewicht des Fahrzeuges effektiv gesenkt werden kann. In der Regel werden bestimmte Teile des Fahrwerks, wie zum Beispiel Fahrwerkslenker, überdimensioniert produziert. Das bedeutet, dass ihre Herstellung mit einem Risikoaufschlag versehen wird, damit potentielle Korrosionsschäden bereits berücksichtigt werden.

Unternehmen, die sich tagtäglich mit der Entwicklung und der Arbeit von langlebigen Technologien zum Korrosionsschutz beschäftigen, fragen sich allerdings, wie viel Gewicht theoretisch bei Bauteilen eingespart werden kann, wenn eine Wanddickenreduktion vorgenommen wird.

Blechdickenreduktion – Eine Studie

Studien haben bereits gezeigt, dass die Masse in der Theorie um bis zu 30 Prozent reduziert werden kann. Um dies herauszufinden wurden unterschiedliche Versuche genutzt, beispielsweise der Knickversuch nach Leonard Euler. Für die Studie wurde eine vereinfachte Form eines Fahrwerkslenkers erstellt, der ein U-Profil mit einer Materialstärke von 2,6 Millimetern und eine Länge von 300 Millimetern aufwies.

Zu Beginn wurde durch die Finite-Elemente Methode herausgefunden, wie das Verhalten des vereinfachten Modells mit der aktuellen Blechdicke von 2,6 Millimetern bei einer Knicklast ausfällt. Dabei knickte das U-Profil aus, als eine Kraft von 49,2 kN einwirkte.

Abhängig von der jeweiligen Fahrzeugklasse liegen die Vorgaben allerdings nur bei 35 kN. Die Überdimensionierung wurde daher bereits an diesem Punkt deutlich. Danach wurde also überprüft, wie weit die Blechdicke reduziert werden kann, wenn die Knicklast auf mindestens 35 kN gesenkt wird, ohne, dass die vorgegebene Knickfestigkeit außer Acht gelassen wird.

Dabei zeigte sich, dass eine Verringerung der Blechdicke von auf rund 2 Millimeter möglich ist, bei der die geforderte Knickfestigkeit noch immer gegeben ist. Die Masse könnte somit um rund 30 Prozent reduziert werden.

Die mechanischen Eigenschaften

Darüber hinaus wurde der 3-Punkte-Biege Versuch genutzt, um zu untersuchen, welchen Einfluss die Korrosion auf die mechanischen Eigenschaften hat. Dabei wurde die minimale Blechdicke von 1,95 Millimetern in verschiedenen Überprüfungen validiert.

Zwischen dem Prüfkörper mit Sicherheitspolster konnten in der Biegeprüfung kaum Abweichungen zu dem 2 Millimeter dicken U-Profil festgestellt werden. Doch bleibt da immer noch das Thema der Korrosion.

Im ersten Schritt wurde ausgerechnet, welche Biegefestigkeit durch das Profil mindestens gegeben sein muss. Die Biegesteifigkeit des 2 Millimeter dicken Profils lag bei 3,1 kN/mm. Danach fand eine Beschichtung der Profile statt. Mit einem sehr leistungsstarken Zinklamellen-Coat und einem Topcoat wurde das 2 Millimeter dicke Modell beschichtet, das 2,6 Millimeter dicke Exemplar mit einer Phosphat- und KTL-Schicht.

Danach wurde im Knick-Bereich eine Steinschlag-Belastung vorgenommen, sowie drei unterschiedliche Belastungen durch Korrosion, nämlich die VDA-Prüfung, der beschleunigte Korrosionstest II und die Salzsprühnebelprüfung.

Gleiche Bauteilleistung bei geringerer Wandstärke

Die eindeutigen Ergebnisse zeigten, dass die 2 Millimeter-Prüfkörper, auf welchen das Zinklamellensystem angewendet wurde, bei allen Tests ohne einen Befall mit Rotrost hervorgingen. Dabei wurde ebenfalls durch die 3-Punkt-Biegeprüfiung eine Biegesteifigkeit zwischen 3,2 und 3,4 kN/mm festgestellt.

Im Vergleich dazu wurde bei dem dickeren Profil ein erkennbarer Befall mit Rotrost festgestellt und auch die Werte der Biegesteifigkeit schnitten schlechter ab. Dadurch wird klar, dass ein effektiver Korrosionsschutz sowohl mechanische als auch verschiedene Korrosionseigenschaften positiv beeinflusst.

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