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Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Schmiedeprozessen durch gezielte Oberflächenkonditionierung mit strukturverstärkenden Hartstoffschichten

Laufzeit:01.12.2013 – 31.05.2016
Förderung:AiF
Kontakt:massivumformungifum.uni-hannover.de

Motivation:

Glatte Oberflächen führen oftmals zu einer Verdrängung von Schmierstoff während der Umformung. Durch die daraus resultierende unzureichende Schmierstoffbenetzung der Oberfläche werden Gesenke hohen tribologischen Belastungen ausgesetzt, sodass Verschleiß durch Abrasion und Adhäsion begünstigt wird. Durch Strahlverfahren eingebrachte Kavitäten in der Oberfläche können Schmierstoff während der Umformung binden und somit effektiv dem Auftreten von Abrasion und Adhäsion entgegenwirken. Optimale Oberflächenkennwerte zur Erzeugung dieser als Schmierstofftaschen fungierenden Leerflächen innerhalb der Oberfläche sind im Fall der Warmmassivumformung nicht bekannt und wurden in dem Projekt ermittelt.

Zielsetzung:

Durch die gezielte Einstellung von Oberflächenkennwerten an Schmiedegesenken sollte auf die tribologischen Bedingungen während des Gesenkschmiedens Einfluss genommen werden. Eine optimierte Schmiermittelbenetzung konnte effektiv das Verschleißverhalten hinsichtlich  Abrasion und Adhäsion verbessern und dadurch zur Steigerung von Standmengen tribologisch belasteter Schmiedegesenke führen. Unternehmen der Schmiedebranche sollte damit langfristig eine Wirtschaftlichkeitssteigerung ihrer Schmiedeprozesse ermöglicht werden.

Die Topographieeinstellung wurde dabei hauptsächlich durch einfach in die Prozesskette der Gesenkherstellung integrierbare Bearbeitungsverfahren durchgeführt. Mittels der Variation von Prozessparametern wurden dadurch definierte Gesenkoberflächen erzeugt (vgl. Abbildung 1). Um Veränderungen der Oberfläche durch hohe Prozesskräfte zu verhindern, wurden die Oberflächen durch eine kombinierte Nitrierung und Hartstoffbeschichtung versehen. Sowohl in Modelschmiedeversuchen als auch in industriell durchgeführten Versuchen im Produktionsbetrieb eines Schmiedeunternehmens konnten positive Einflüsse hinsichtlich Verschleißbeständigkeit festgestellt werden.

Abbildung 1: Unterschiedliche Gesenktopographien und dazugehörigen Oberflächenkennwerte für Modellschmiedeversuche

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