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Werkzeug- und Formenbau

Glattdrücken mit Diamanten optimiert gehärtete Stahloberflächen

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Effekte auf die oberflächennahen Randschichten

Neben dem Nachweis zur deutlichen Reduzierung der Oberflächenrauheits-Kennwerte um bis zu 94,3 % bei der Nachbearbeitung des Stahlwerkstoffs Elmax Superclean konnten zudem Veränderungen der oberflächennahen Randschicht in Form von Härtesteigerungen durch den Glattdrückprozess nachgewiesen werden. Somit können durch das Glattdrücken sowohl die Oberflächenrauheits-Kennwerte deutlich reduziert als auch die Werkstückhärte nach Vickers Hv,w um bis zu 21,2 % gesteigert werden. Die mittels Glattdrücken erzeugten Flächen A wurden dabei mit dem Kleinhärte-Prüfgerät Miniload 2 der Ernst Leitz Wetzlar GmbH aus Wetzlar, nach dem Verfahren von Vickers messtechnisch analysiert. In Bild 1-2 ist die Werkstückhärte nach Vickers Hv,w in Abhängigkeit der Vorschubgeschwindigkeit vf, der Prozesskraft FPr sowie der seitlichen Zustellung ae dargestellt.

Bild 1-2: Werkstückhärte nach Vickers in Abhängigkeit der Prozesskraft, der seitlichen Zustellung sowie der Vorschubgeschwindigkeit.(Bild: TU Berlin)
Bild 1-2: Werkstückhärte nach Vickers in Abhängigkeit der Prozesskraft, der seitlichen Zustellung sowie der Vorschubgeschwindigkeit.
(Bild: TU Berlin)

Für die Untersuchungen der Werkstückhärte nach Vickers Hv,w in Abhängigkeit der seitlichen Zustellung ae in Bild 1-2a) wurde eine Prozesskraft von FPr = 90 N sowie eine Vorschubgeschwindigkeit von vf = 6.000 mm/min verwendet. Hierbei zeigte sich im Mittel eine Werkstückhärte nach Vickers H zwischen 693,8 HV10 ≤ Hv,w ≤ 841,3 HV10. Die höchste Werkstückhärte Hv,w = 841,3 HV10 wurde bei einer seitlichen Zustellung von ae = 10 µm messtechnisch erfasst. Hierbei ist erkennbar, dass mit Zunahme der seitlichen Zustellung ae eine Reduzierung der Werkstückhärte nach Vickers Hv,w einhergeht. Zurückzuführen ist das auf die Anzahl überlagerter Glattdrückbahnen aGDB, wodurch bei einer reduzierten seitlichen Zustellung ae die Gesamtfläche AG mehrmals umgeformt wird

Bei der Anwendung einer seitlichen Zustellung von ae = 90 µm sowie einer Vorschubgeschwindigkeit von vf = 6.000 mm/min wurde weiterführend der Verlauf der Werkstückhärte nach Vickers Hv,w in Abhängigkeit der Prozesskraft FPr in Bild 1-2b) dokumentiert. Im Mittel ist eine Werkstückhärte nach Vickers in einem Bereich von 693,8 HV10 ≤ Hv,w ≤ 805,2 HV10 messtechnisch erfasst worden, wobei ein linearer Verlauf mit steigender Prozesskraft FPr zu beobachten ist. Die höchste Werkstückhärte Hv,w = 805,2 HV10 konnte hierbei bei einer Prozesskraft FPr = 90 N identifiziert werden.

Grundsätzlich lässt sich erkennen, dass die Vergrößerung der Prozesskraft FPr die höchste Steigerung der Werkstückhärte nach Vickers Hv,w bewirkt. Zurückzuführen ist dies auf die mit steigenden Prozesskräften FPr vergrößerte Flächenpressung pB, welche den Umformprozess signifikant beeinflusst und eine gezielte Härtesteigerung ermöglicht.

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