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Beschichtung als Verschleißschutz für Werkzeuge der Warmmassivumformung

Projektleiter: Dr.-Ing. habil. K. Möhwald, Prof. Dr.-Ing. B.-A. Behrens

Förderzeitraum: bis 08/2015
Förderstelle: DFG
Förderkennzeichen: -

Gesenkschmiedeteile aus Stahl werden heutzutage aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften in vielen Bereichen eingesetzt. Die Standmenge eines Schmiedewerkzeugs ist dabei für die wirtschaftliche Produktion einer der entscheidenden Faktoren. Zusatzlich zwingt der wachsende Wettbewerbsdruck die Unternehmen, qualitativ hochwertige Produkte zu immer weiter sinkenden Preisen herzustellen. Die Werkzeuge in der Warmmassivumformung sind verfahrensbedingt hohen thermischen, mechanischen und tribologischen Beanspruchungen ausgesetzt. Im Allgemeinen überlagern sich diese Beanspruchungen und führen zu unterschiedlichen Ausfallursachen der eingesetzten Werkzeuge. Verschleiß stellt dabei mit 70% die Hauptausfallursache der Werkzeuge dar. Die Erhöhung der Verschleißfestigkeit der formgebenden Werkzeugoberflache ist deshalb im Hinblick auf eine Standmengenerhöhung und Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von entscheidender Bedeutung. Neben den thermischen und thermochemischen Oberflächenbehandlungsverfahren gewinnen zunehmend auch Beschichtungsverfahren zum Auftragen dünner verschleißfester Schichten hierbei an Bedeutung.

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Übertragung von verschleißreduzierenden Beschichtungen aus dem Sonderforschungsbereich 489 (SFB 489) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), Teilprojekt AI „Werkstoffe für das Präzisionsschmieden" auf unterschiedliche Warmumformprozesse. Eine Herausforderung ist dabei die Übertragung der bisherigen Erfahrungen und die prozess- und werkzeuggerechte Anpassungan die Anforderungen unterschiedlicher Schmiedeprozesse und Werkzeugsysteme. Nach einer Auswahl an die Prozessbedingungen angepasster Schichtsysteme erfolgt eine Voruntersuchung des Verschleißverhaltens anhand von Modellwerkzeugen. Darauffolgend werden die verschleißärmsten Schichtsysteme in die industriellen Prozesse übertragen. Hierbei kommen neben unterschiedlichen Werkzeugen auch verschiedene Schmiedepressentypen zum Einsatz. Neben den bisher im SFB 489 betrachteten Exzenterpressen werden auch Schichtsysteme zur Verschleißreduzierung auf schnelllaufenden Hateburpressen erprobt. Der Einsatz von Beschichtungen auf diesem Pressentyp stellt durch die hohen Stempelgeschwindigkeiten und Temperaturwechsel eine besondere Herausforderung z.B. hinsichtlich der Haftung an der Oberflache dar. Zusätzlich zur Reduzierung des Werkzeugverschleißes werden abschließend die Kosten der Beschichtungsprozesse optimiert und so eine weitere Steigung der Wirtschaftlichkeit ermöglicht.

 

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