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Konstruktionselemente Bei Schmiedewerkzeugen wird Verschleißschutz immer wichtiger

| Autor / Redakteur: Michael Lücke, Andreas Krause und Rouven Nickel / Josef-Martin Kraus

Maßhaltigkeit und Oberflächengüte fordern die Verschleißschutzschicht als Konstruktionselement für Schmiedewerkzeuge. Das setzt die Charakterisierung weiterer Schutzschichten über das thermochemische Randschichthärten voraus. Ansätze bieten laserdispergierte Hartstoffschichten bei Schmiedewerkzeugen für Aluminiumteile sowie DLC-Schichten in der Halbwarmumformung.

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Verschleiß verkürzt die Werkzeuglebensdauer und verschlechtert die Maßhaltigkeit der geschmiedeten Teile. Abhilfe können laserdispergierte Schutzschichten oder mit Hartmetall dotierte DLC-Schichten leisten.Bild: IPH
Verschleiß verkürzt die Werkzeuglebensdauer und verschlechtert die Maßhaltigkeit der geschmiedeten Teile. Abhilfe können laserdispergierte Schutzschichten oder mit Hartmetall dotierte DLC-Schichten leisten.Bild: IPH
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Mehrzahl deutscher Schmieden nutzt nitrierte Umformwerkzeuge, um den Verschleiß zu mindern und damit die Standmengen zu erhöhen. Zur Steigerung der Verschleißfestigkeit eignen sich jedoch nicht nur thermochemische Randschichthärteverfahren, wie das Nitrieren, Borieren, Vanadieren, Carbonitrieren und Aufkohlen, sondern auch das Auf- oder Einbringen von Hartstoffen auf keramischer Basis [1 und 2].

Etablierte Verfahren zum Aufbringen der Schutzschichten sind die chemische und die physikalische Gasphasenabscheidung (CVD und PVD). Jüngere Entwicklungen wie das Laserlegieren oder -dispergieren ermöglichen aufgrund der begrenzten Anschmelzung des Substrats und der daraus folgenden Durchmischung mit dem eingebrachten Werkstoff einen Härteanstieg der Werkzeugoberfläche bei gering erhöhter Sprödigkeit [3].

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Institut für integrierte Produktion Hannover führt zwei Forschungsprojekte durch

Hartstoffschichten enthalten beispielsweise Karbide, Oxide, Nitride, Carboxide oder Oxinitride. Zur Verschleißreduzierung kommen aber auch DLC-Schichten (diamond-like carbon) zum Einsatz, die im CVD- oder PVD-Verfahren abgeschieden werden. Das Institut für integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH (IPH) untersucht aktuell im Rahmen zweier Forschungsprojekte, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert werden, inwiefern mit Aluminiumnitrid (AlN) dispergierte Schichten die Oberflächenadhäsion (Kaltaufschweißung) bei der Aluminium-Massivumformung sowie dotierte DLC-Schichten den Werkzeugverschleiß bei der Halbwarmumformung mindern können.

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