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Entwicklung chrom- und borbasierter Verschleißschutzschichten für die Warmmassivumformung – Einfluss des Schichtdesigns auf die Werkzeugstandmenge

Laufzeit:01.09.2009 – 29.02.2012
Förderung:AiF (IGF16205N)
Kontakt:massivumformungifum.uni-hannover.de

Werkzeuge der Warmmassivumformung unterliegen hohen mechanischen, thermischen, tribologischen und chemischen Belastungen. Diese Belastungen führen zu unterschiedlichen Beschädigungen, die die Werkzeugstandmenge limitieren. Um die Wirtschaftlichkeit von Gesenkschmiedeprozessen zu erhöhen, muss u.a. die Werkzeugstandmenge verbessert werden, da sich ausfallende Gesenke aufgrund der hohen Maschinenstundensätze von Schmiedeanlagen stark auf die Produktionskosten auswirken.

Abbildung : Belastungsabhängiger Werkzeugverschleiß an Schmiedegesenken

Wie in der Abbildung zu sehen ist, führen die unterschiedlichen Belastungsarten zu differenzierten Schadensmustern an den Gesenken. Im Rahmen des Forschungsprojektes werden neben der Auslegung unterschiedlicher Beschichtungen und Schichtdesigns Grundlagen geschaffen, um für die jeweilige Belastungssituation angepasste Verschleißschutzmaßnahmen zu bestimmen. 

Da hoch belastete und damit standmengenlimitierende Werkzeugbereiche oft einer überlagerten Beanspruchung ausgesetzt sind, müssen diese Bereiche mehreren Belastungen standhalten. Aus diesem Grund wird im Rahmen des Projektes eine kombinierte Randschicht- und Oberflächenmodifikation durchgeführt. Die Randschicht wird vor dem Beschichten einer Nitrierbehandlung unterzogen. Dadurch wird neben einem hohen Widerstand gegenüber Materialabrasion durch die Beschichtungen auch ein hoher Widerstand gegenüber thermischer Überlastung und plastischer Deformation durch eine tiefe Nitrierschicht erreicht. Gleichzeitig wirkt eine Nitrierschicht abstützend für die im Vergleich zum Grundgefüge sehr harten Oberflächenbeschichtungen, wodurch ein frühzeitiges Abplatzen der Schichten vermieden wird. Um definierte Nitrierhärteprofile bei gleichzeitiger Unterdrückung der beim Nitrieren entstehenden und für Beschichtungen ungünstigen Verbindungsschicht zu erreichen, wird das Verfahren des Plasmanitrierens verwendet.

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