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Erzeugung und Bewertung von thermisch oxidierten Werkzeugoberflächen als reibungsarme Trennschichten für die Trockenumformung

Laufzeit:01.02.2014 bis 31.01.2016
Förderung:DFG
Kontakt:blechumformungifum.uni-hannover.de

Projektbeschreibung

Der Einsatz von flüssigen Schmierstoffen ist im Bereich der Umformtechnik seit Jahrzehnten etabliert. Insbesondere im Bereich der Blechumformtechnik wo die Kontaktzone zwischen Werkzeug und Werkstück sehr groß ist, spielen die Reibverhältnisse eine wichtige Rolle. Betrachtet man die gesamte Prozesskette beispielsweise im Bereich des Fahrzeugkarosseriebaus, so fällt auf, dass sowohl das Auftragen als auch das nach der Umformung folgende Entfernen von Schmierstoffen die Prozesskette um zwei Schritte verlängern. Dadurch ergibt sich in der Summe ein großes Einsparpotenzial durch den Verzicht auf Schmierstoffe. Neben der Wirtschaftlichkeit dient ein schmierstofffreier Umformprozess dem Schutz der Umwelt und auch das Bedienpersonal wird - abhängig von den jeweiligen Produktionsstätten - geschützt, da vaporisierte Ölpartikel der Atemluft fern bleiben.

In diesem Teilprojekt eines deutschlandweiten Schwerpunktprogramms (SPP1676 „Trockenumformen – Nachhaltige Produktion durch Trockenbearbeitung in der Umformtechnik“) werden gezielt oxidische Deckschichten unter definierter Atmosphäre und Temperatur auf Werkzeugen erzeugt und charakterisiert. Diese dünnen Deckschichten (Schichtdicke ca. 150 bis 300 nm) haben nachweislich eine reibungsreduzierende Wirkung im Blechumformprozess. Neben der Erzeugung und Bewertung unterschiedlicher Oxidschichten wird auch deren Verschleißverhalten erforscht und ein Numerisches Modell zum Schichtabtrag entwickelt. In der folgenden Abbildung 1 ist links eine Prinzipskizze zu einem möglichen Wechselwirkungsprozess zwischen dem Substrat und der Prozessatmosphäre dargestellt. Rechts in Abbildung 1 ist ein beschichteter Prüfkörper zur Reibwertermittlung im Streifenziehversuch zu sehen.

Abbildung 1: oben: Prinzipskizze eines möglichen Wechselwirkungsprozesses bei der Oxidschichterzeugung, unten: mit Oxidschicht versehener Prüfkörper zur Reibwertermittlung

Übersicht