Oberflächentechnik

Für moderne Umformwerkzeuge ist Verschleißschutz unverzichtbar

 

29.06.2010 | Autor: Eckart Voss

 

PVD- und CVD-Schichten sind die Antworten auf die steigende Beanspruchung von Umformwerkzeugen. Bei Stahlblechen halten sie den erhöhten Press- und Scherkräften stand, bei Aluminiumblechen verhindern sie Kaltverschweißung. Dazu kommen thermische Vorteile beim Warmumformen, dem Presshärten.

In der Blechbearbeitung und Massivumformung werden spezielle Anforderungen an Stempel und Matrize hochbeanspruchter Werkzeuge gestellt: in Bezug auf den Grundwerkstoff, die Makro- und Mikrogeometrie der Oberflächen, das Schmiermittel und die Beschichtung. Grund dafür ist die verstärkte Verarbeitung höherfester Stahlbleche mit dennoch ausreichender Umformbarkeit. Insbesondere der Automobilbau verfolgt damit das Ziel, mit weniger Werkstoff gleiche oder bessere Steifigkeitswerte zu erreichen und somit Gewicht einzusparen bei höherer passiver Sicherheit und attraktivem Design.

Presshärten stellt besondere Anforderungen an Umformwerkzeuge

So werden im Außenhautbereich häufig Aluminiumblechgüten aufgrund des niedrigen spezifischen Gewichts eingesetzt. Außerdem stellen chlorfreie Kühlschmiermittel oder hohe Kontakttemperaturen zwischen Blech und Werkzeug beim modernen Warmpressen – dem Presshärten – hohe Anforderungen gerade an die Werkzeugoberfläche bezüglich niedriger Reibung und hoher thermischer Beständigkeit.

All dies bedeutet für die Auslegung von Umform- oder Beschneidewerkzeugen, dass häufig nur eine optimierte Verschleißschutzschicht eine sichere Funktion gewährleistet: Sie reduziert den adhäsiven und abrasiven Verschleiß, verringert in einigen Fällen die Schmierung und bildet einen wirkungsvollen Oxidationsschutz.

Umformwerkzeuge kommen ohne optimierte Beschichtung nicht mehr aus

Eine Beschichtung ist heute Voraussetzung für einen sicheren Fertigungsprozess bei hohen Stückzahlen. Dazu hat die Eifeler-Gruppe – der Marktführer bei PVD- und CVD-Schichten für den Verschleißschutz von Umformwerkzeugen – die Schichtentwicklung weiter vorangetrieben. Die Ergebnisse werden nun anhand einiger Entwicklungen erläutert:

Beim Umformen hochfester Stahlbleche (DP- und Trip-Güten, Tailored Blanks, R_m > 500 MPa) treten hohe Oberflächenpressungen auf. Sie können im Bereich der größten Blechverformung durchaus einige 1000 MPa betragen. Werden diese Flächenpressungen von Scherkräften überlagert, sind die Anforderungen an den Grundwerkstoff und die Verschleißschutzschicht des Werkzeugs extrem hoch.