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Beschichtete Werkzeuge für die Umformung von Blechen aus Magnesiumknetlegierungen

Schlussbericht für den Zeitraum: 01.05.2006 - 30.04.2009. Förderkennzeichen: AIF 14754 BR/4
 
: Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik -IWS-, Dresden

:
Fulltext (PDF; )

Dresden, 2009, 72 pp.
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer IWS ()
Blechumformen; Magnesiumlegierung; Knetlegierung; Umformwerkzeug; PVD-Beschichtung; CVD-Beschichtung; Adhäsivverschleiß; Minimalmengenschmierung; MoS2; Festschmierstoff; Tiefziehversuch; Streifenziehversuch; Tribologie

Abstract
Das Forschungsvorhaben beschäftigte sich mit der Untersuchung von Werkzeugbeschichtungen für die trockene Umformung von Blechen aus Magnesiumknetlegierungen. Diese müssen aufgrund der schlechten Kaltumformbarkeit bei erhöhter Temperatur (ca. 250 Grad C) umgeformt werden, was den Einsatz typischer, Adhäsionsverschleiß minimierender Ziehhilfsmittel ausschließt. Eine Alternative stellt die Beschichtung der Umformwerkzeuge mit reibungsarmen, Antihaft- PVD- Schichten dar, die einen vollständigen Verzicht auf den Einsatz zusätzlicher Schmier- bzw. Trennstoffe während der Umformung von Magnesiumblechen bewirken sollen. Dazu wurden folgende Schichtvarianten untersucht und anhand von Streifenzieh- sowie Tiefziehversuchen hinsichtlich der tribologischen Eigenschaften im Kontakt zu dem erwärmten Magnesiumblech verglichen. Ein Schwerpunkt des Forschungsvorhabens lag auf der Weiterentwicklung der als besonders reibungsarm bekannten ta-C- Schichten. Ziel war es, eine Schichtvariante zu entwickeln, die sich durch eine besonders glatte Oberfläche auszeichnet. Dazu wurde am IWS eine spezielle Bürsttechnik entwickelt, die einen sehr effektiven und selektiven Abtrag der Rauhspitzen der ta-C-Schichten gestattet. Einen weiteren Schwerpunkt der Forschungsarbeit bildete auch die Entwicklung eines wirtschaftlichen Vakuumbogen-Beschichtungsverfahrens, das eine Integration des Festschmierstoffes MoS2 in die bewährten ta-C-Schichten zulässt und somit bessere Gleiteigenschaften der ta-C-Schichten bei höheren Temperaturen ermöglicht. Es wurde gezeigt, dass MoS2 mittels Laser-Arc verdampft werden kann. Mit den durchgeführten Umformversuchen konnte gezeigt werden, dass die trockene Umformung von Magnesiumblechen durch Einsatz der entwickelten Beschichtungsvarianten möglich wird. So konnten beim Tiefziehen Ziehverhältnisse von ß = 2 sicher erreicht werden. Die im Vergleich durchgeführten Umformversuche mit blanker Oberfläche bzw. Standard- PVD-Beschichtungen erbrachten stets ungenügende Umformergebnisse und ab dem ersten Teil adhäsiven Verschleiß. Die durchgeführten Verschleißuntersuchungen zeigen insbesondere das hohe Potential der ta-C-basierten Schichtvarianten auf. So konnte die Anzahl der ziehbaren Teile (Rondendurchmesser 100, ß = 2, Ziehtiefe 40 mm) von 0 Teilen auf bis zu ca. 150 Teile gesteigert werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-128939.html