Fraunhofer-Gesellschaft

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Vorteile und Grenzen von Aktivteilbeschichtungen auf Umform- und Schneidwerkzeugen

 
: Kräusel, V.; Weigel, P.; Weber, M.

Blau, W. ; Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. -EFDS-; Deutsches Kunststoff-Institut, Darmstadt; Dresdner Transferstelle für Vakuumtechnik, Dresden:
Workshop Beschichtete Werkzeuge - höhere Wirtschaftlichkeit in der Ur- und Umformtechnik 2005 : 25. November 2005 in Dresden ; Tagungsband
Dresden: EFDS, 2005
Workshop Beschichtete Werkzeuge - Höhere Wirtschaftlichkeit in der Ur- und Umformtechnik <2005, Dresden>
German
Conference Paper
Fraunhofer IST ()
Formgebungswerkzeug; Schneidwerkzeug; Werkzeugstandzeit; Werkzeugverschleiß; Hartstoffüberzug; CVD-Beschichten

Abstract
Zur Gewichtsreduzierung im Fahrzeugbau werden im zunehmenden Maße hochfeste Stähle wie Martensit- oder Mehrphasenstähle (DP, TRIP) für Karosseriebauteile eingesetzt. Für das Umformen und Beschneiden von Blechformteilen aus diesen Stählen ist die Auswahl geeigneter Werkzeugwerkstoffe sowie von belastungsgerechten Beschichtungen notwendig. Über Erprobungsversuche von Werkzeugbeschichtungen für das Schneiden und temperierte Umformung wird berichtet. Kohlenstoffbasierte Dünnschichtsysteme (nitridische Hartstoffschicht + a-C:H:W) eignen sich wegen ihres geringen Reibwertes, geringer Adhäsionsneigung und hohen Abrasivbeständigkeit zur Bearbeitung (Schneiden) von Aluminium und höherfesten Stählen. Auf kurzzeitige Überlastung reagiert die Schicht unempfindlich. Im Vergleich zum PVD-Schichtsystem CrN + W-DLC ergab die CVD-Schicht TiC eine bessere Haftfestigkeit der Beschichtung an den Schneidkanten, aber verstärkte Materialanhaftungen am Schneidstempel. Im weiteren Versuchsverlauf traten bei CrN+W-DLC bei eckiger Kantengeometrie Abplatzungen und Zerrüttungen auf, während der Stempel mit TiC keine größeren Beschädigungen aufwies. Hier ist das DLC- Beschichtungssystem nicht belastungsgerecht. Führt man jedoch ein vorgeschaltetes Plasmanitrieren vor der PVD-Beschichtung durch, so wird die Leistung der CVD-Schicht erreicht, ohne dass das Werkzeug nachgehärtet werden muss. Für die temperierte Umformung bei 450 Grad C ist die ZrN-Schicht am besten geeignet. Für die Kaltumformung ist die Schicht wegen Adhäsionsverschleiß ungeeignet. ZrCrN zeigt bei temperiertem Einsatz ähnliche Reibwerte wie ZrN, allerdings treten verstärkt Anhaftungen und Aufschweißungen auf. Für die Kaltumformung von TRIP-Blechen ist diese Schicht am besten geeignet. NbTiAlN ist bei beiden Einsatzbedingungen ungeeignet.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-34867.html