Logo Leibniz Universität Hannover
Logo: IFUM
Logo Leibniz Universität Hannover
Logo: IFUM
  • Zielgruppen
  • Suche
 

Entwicklung intelligenter Werkstoffe zur Verschleißreduzierung bei Schmiedegesenken

Laufzeit:01.10.2012 - 30.09.2015
Förderung:AiF
Kontakt:massivumformungifum.uni-hannover.de

Motivation:

Werkzeuge im Bereich der Warmmassivumformung unterliegen prozessbedingt hohen thermischen, mechanischen, tribologischen und chemischen Beanspruchungen. Diese Beanspruchungen treten in der Regel überlagert auf. Das sich dadurch einstellende Belastungskollektiv führt im Vergleich zu anderen Fertigungsverfahren bereits nach kurzen Standmengen zum Ausfall der formgebenden Werkzeugkomponenten. Der Verschleiß stellt dabei die häufigste Ausfallursache von Schmiedewerkzeugen dar. Methoden zur Verschleißreduzierung bei Schmiedewerkzeugen sind daher Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten. Auch wenn bereits deutliche Ver­besserungen in den Werkzeugstandmengen durch Maßnahmen wie z. B. die Erzeugung hoher Randschichthärten durch Nitrieren und/oder das Aufbringen von Hartstoffschichten erzielt wurden, existiert bisher kein zufriedenstellendes Kosten-Nutzen-Verhältnis. Eine weitere und bisher kaum untersuchte Methode zur Verschleißreduzierung liegt in der Entwicklung eines an die spezifischen Anforderungen der Schmiedebranche angepassten Warmarbeitsstahls.

Zielsetzung:

Das Ziel des in diesem Projekt verfolgten Ansatzes war es, einen systemimmanenten Verschleißschutz für Schmiedegesenke zu entwickeln. Entsprechend der Definition intelligenter Werkstoffe sollte ein Werkzeugwerkstoff eingesetzt werden, der seine mechanischen Eigenschaften autonom an sich än­dernde Umgebungsbedingungen anpassen kann. Als vielversprechender Lösungsansatz diesbezüglich hat sich das Legierungskonzept zur gezielten Absenkung der Austenitstarttemperatur (Ac1b-Tempera­tur) erwiesen. Während des Kontaktes mit dem erwärmten Werkstück bewirkt das Überschreiten der Ac1b-Temperatur ein partielles Austenitisieren des Gefüges in der Werkzeugrandschicht. Durch die sich an den Umformvorgang anschließende Werkzeugkühlung wird das teil-austenitisierte Gefüge wieder abgeschreckt. Dadurch bildet sich ein sehr hartes, feinkörniges, martensitisches Gefüge aus, welches in Schliffbildern bereits nach wenigen Schmiedezyklen in Form einer weißen Schicht zu erkennen ist. Durch das zusätzliche Legieren eines Warmarbeitsstahls mit Austenit stabilisierenden Legierungselementen kann die werkstoffspezifische Ac1b-Temperatur abgesenkt werden. Die Absenkung zielt dabei auf eine tiefer in das Werkzeuginnere reichende Randschichthärtung ab, die zur Erhöhung der Verschleißbeständigkeit der Werkzeuge beitragen soll (Abbildung 1).

Abbildung 1: Temperaturprofil in der Werkzeugrandschicht beim Schmieden

Übersicht