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Beschichtungen von Umformwerkzeugen. Reibungs- und Verschleißuntersuchungen

Vortrag gehalten bei der Industrieausstellung & Workshop-Woche Vakuumbeschichtung und Plasmaoberflächentechnik; V2013; 14.-17. Oktober 2013, Dresden
 
: Druwe, Thomas; Milbrandt, Matthias; Zimmer, Otmar; Kaulfuß, Frank

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presentation urn:nbn:de:0011-n-2649623 (1.8 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 3e12a2ee25abaef69b03af38f56427cf
Created on: 6.11.2013


2013, 22 Folien
Industrieausstellung & Workshop-Woche Vakuumbeschichtung und Plasmaoberflächentechnik <2013, Dresden>
German
Presentation, Electronic Publication
Fraunhofer IWU ()
Fraunhofer IWS ()

Abstract
Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes des Fraunhofer-Institutes für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU und dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS wurden PVD-Schichten entwickelt und auf ihre Eignung zur Reibungs- und Verschleißminderung an Umformwerkzeugen untersucht. Dazu wurden am IWU für ausgewählte Schichtvarianten die Reibeigenschaften im Umformprozess analysiert. Zu diesem Zweck wurden Ringstauchversuche mit Proben aus 16MnCr5 durchgeführt. Die Vorauswahl der Schichten erfolgte am IWS durch Tribometerversuche. Die Schichten sollten dabei eine Flächenpressung von mindestens 1000 MPa ohne Verschleißerscheinungen ertragen. Die Herstellung der Schichten erfolgte im Arc-Verfahren.
Die ermittelten Reibkoeffizienten werden neben der Wahl des Schmierstoffes hauptsächlich von der Oberflächenrauheit der Werkzeuge beeinflusst. Polierte Stauchplatten mit einer Rauheit von Ra = 0,05 µm zeigten bei Verwendung flüssigen Schmierstoffs sowohl mit als auch ohne Beschichtung die geringsten Reibwerte von µ ? 0,07. Die Schichtvarianten AlCrN und AlCrTiN zeigten jedoch eine deutliche Verringerung des Verschleißes. Gegenüber unbeschichteten Werkzeugen ergibt sich damit die Möglichkeit einer signifikanten Standzeiterhöhung. Weiterhin kann bei geeigneter Beanspruchung des Werkzeuges auf kostengünstigere Werkstoffe zurückgegriffen werden. Solange der Grundwerkstoff die nötige Härte und Zähigkeit für die gewünschte Umformoperation zur Verfügung stellt, kann die Schicht ihre verschleißmindernde Wirkung aufrechterhalten. Dies wurde in den Ringstauchversuchen an Stauchplatten aus gehärtetem Vergütungsstahl erprobt, welche ohne Beschichtung deutlich schneller verschlissen als solche aus Werkzeugstahl. Mit Beschichtung zeigten jedoch alle Platten den gleichen geringen Verschleiß, unabhängig vom Substratwerkstoff.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-264962.html