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Numerische und Experimentelle Betrachtung der Versagensmechanismen von Dünnschichtsystemen in der Umformtechnik

Experimental and numerical considerations on the failure of thin coating systems in forming technology
 
: Lampke, Thomas; Wielage, Bernhard; Nehrkorn, Sissy; Rupprecht, Christian; Neugebauer, Reimund; Schmidt, Gerhard; Oppermann, Christian

:

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 42 (2011), Nr.7, S.599-605
ISSN: 0933-5137
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWU ()
Nanoindentation; Mikroscratch; FE-Simulation; Dünnschichttechnik; Umformtechnik; Lateralkraft; Nanoindention; microscratch; FE-simulation; thin-film technology; forming; lateral force

Abstract
Im Sonderforschungsbereich 692 werden hochfeste Aluminiumlegierungen entwickelt, um den steigenden Anforderungen des Leichtbaus gerecht zu werden. Diese neuartigen Legierungen führen bei Umformwerkzeugen zu hohem Adh sionsverschleiß. Aus Umweltschutzgründen soll diesem nicht wie bislang durch verst rkten Trenn- und Schmiermitteleinsatz, sondern durch eine angepasste Werkzeugbeschichtung und/oder Modifikation der Randschicht begegnet werden. Zur Auslegung der Werkzeuge, Beschichtungen und Substrate, im besonderen Hinblick auf die erhöhten thermomechanischen Belastungen, werden im Teilprojekt B1 Experimente in Kombination mit der Methode der Finiten Elemente (FEM) angewendet. Um die Schicht-Substrat-Systeme vollst ndig numerisch abzubilden, werden Modelle und Materialparameter generiert. Im Besonderen wird dabei ein Schwerpunkt auf die sch digungsmechanische Simulation gelegt. Der Beitrag beschreibt die Oberfl chencharakterisierung und Bestimmung allgemeiner mechanischer Parameter für Dünnschichten und fokussiert auf die Erstellung von Schadensmodellen und Ermittlung von Schadensparametern.

 

In the Collaborative Research Centre 692, high-strength aluminum alloys are being developed to meet the increasing demands in lightweight construction. These new alloys lead to high adhesive wear on forming tools. For environmental reasons, this is no longer to be eliminated by intensive application of lubricants but by adapted tool coating and/or modification of the surface. Within the subproject B1, the method of finite element (FEM) in combination with adequate is used for the design of the tools, coatings and substrates, with special regard to the higher thermo-mechanical loads. Numerical models for comprehensive simulation have been developed and material parameters analyzed. The considerations are particularly focused on the simulation of failure-mechanical incidents. This article describes the surface characterization and the determination of general mechanical parameters for thin coatings with special emphasis on the development of failure models and the determination of failure parameters.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-183439.html