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Vortrag

Untersuchungen zum Standzeitverhalten belastungsangepasster Werkzeuge aus Warmarbeitsstahl in Schmiedeanwendungen

Freitag (29.09.2017)
12:00 - 12:30 Uhr Petersburg
Bestandteil von:


Die Standzeit von Schmiedewerkzeugen wirkt sich signifikant auf die Wirtschaftlichkeit der Produktionsprozesse aus. Das komplexe Belastungskollektiv aus thermischen, mechanischen, tribologischen sowie chemischen Belastungen lässt nur geringe Standmengen zu. Kooperative Forschungsprojekte zeigen neue Ansätze zur Verschleißreduzierung, um eine wirtschaftliche Produktion zu gewährleisten.

Hierzu existiert eine Wissensbasis, welche die Wirkungsweise von Oberflächen- und Randschichtmodifikationen erklärt. Im Serienschmiedeprozess eingesetzte belastungsangepasste Werkzeuge ermöglichen es, tribologische, thermische oder mechanische Belastungen zu modellieren und geeignete Behandlungsansätze abzuleiten. Die im Umformprozess gegebenen tribologischen Verhältnisse verursachen starken abrasiven oder adhäsiven Verschleiß. Dieser lässt sich effektiv durch thermisch stabile und hochbelastbare PVD- bzw. PACVD-Hartstoffbeschichtungen reduzieren. Außerdem kann die Gesenktopografie durch gezielte Oberflächenkonditionierung das Einsatzverhalten der Werkzeuge deutlich verbessern. Eine kombinierte Nitrierbehandlung und Beschichtung schützt die Oberflächen gegen die nach wenigen Umformzyklen einsetzende Einebnung. Gegen die durch thermisch induzierten Härteverlust des Grundmaterials verursachten plastischen Verformungen in thermisch hochbelasteten Gravurbereichen sind intensive Diffusionsbehandlungen wirksam. Die lokal unterschiedlichen Beanspruchungen industrieller Schmiedegesenke können durch eine partielle Behandlung, die nur die thermisch hochbelasteten Bereiche behandelt, berücksichtigt werden. Zur generellen tribologischen Verschleißreduzierung werden zusätzlich Hartstoffbeschichtungen appliziert.Limitierender Faktor ist die zunehmende Rissneigung nitrierter Gesenke unter zyklischer thermo-mechanischer Beanspruchung. Vor allem in tribologisch hochbelasteten Bereichen wirkt die Rissbildung verschleißinitiierend. Aktuelle Forschungsvorhaben adressieren die Reduzierung der thermo-mechanischen Rissbildung randschichtmodifizierter Werkzeuge. Ein Ansatz verfolgt die Anordnung nitrierter neben unbehandelten Zonen auf der Oberfläche, die durch die verteilten duktilen Bereiche eine thermo-mechanische Belastungen ohne Rissbildung ermöglichen. Ein weiteres Vorhaben untersucht in einem eigens dazu konstruierten Prüfstand das Rissverhalten unterschiedlicher Nitrierbehandlungen unter zyklischer thermischer Beanspruchung mit hohen Aufheiz- und Abkühlraten.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Hanno Paschke
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Weitere Autoren/Referenten:
  • Martin Weber
    Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik
  • Markus Mejauschek
    Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik
  • Prof. Dr. Günter Bräuer
    Fraunhofer Institut für Schicht- und Oberflächentechnik
  • Kai Brunotte
    Leibniz Universität Hannover
  • Lennard Lippold
    Leibniz Universität Hannover
  • Prof. Dr. Bernd-Arno Behrens
    Leibniz Universität Hannover
  • Dominik Lenz
    Institut für Werkzeugforschung und Werkstoffe
  • Dr. Peter Dültgen
    Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V.
  • Dr. Christian Pelshenke
    Institut für Werkzeugforschung und Werkstoffe