Fraunhofer-Gesellschaft

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Beschichtungen zur Verminderung der Umweltbelastung bei Umformprozessen

 
: Taube, K.; Straehler, B.

Spitzl, R. ; VDI-Technologiezentrum Physikalische Technologien, Düsseldorf:
Kolloquium Schmiermittelarme Fertigung und Anwendungen. Vorträge und Poster : VDI-Haus, Düsseldorf, 22. Januar 1997
Düsseldorf, 1997
S.42-54
Kolloquium Schmiermittelarme Fertigung und Anwendungen <1997, Düsseldorf>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IST ()
Aufschweißen; bending; Biegen; Blechverarbeitung; carbon-based coating; clinching; cutting; deep drawing; DLC; forming; forming tool; friction; Fügen; galling; hardness; Härte; Kohlenstoff-Schichten; Reibung; Schneiden; sheet metal working; stamping; Stanzen; thin films; Tiefziehen; tool; Umformen; Umformwerkzeug; Verschleiß; wear; Werkzeug

Abstract
Durch verschiedene Beschichtungsprozesse und Prozeßbedingungen oder durch Einbringen von Metallen in amorphe Kohlenwasserstoffschichten können deren Eigenschaften in einem weiteren Bereich verändert werden. Ihre Härte reicht von Werten vergleichbar mit gehärtetem Stahl (bei allerdings halbiertem E-Modul) bis zu "diamant-ähnlich". Gute Haftfestigkeit der Schichten sowie adhäsionsmindernde Eigenschaften gegen Aluminium und Stahl sind oft mit nur moderater Verschleißbeständigkeit gepaart, während sehr harte Schichten auf Grund innerer Spannungen für manche Anwendungen nicht genügend belastbar sind. Die Ergebnisse der Haftfestigkeitstests (Ritz und Rockwell), der Härtemessung und der Verschleißuntersuchungen sind für die Bewertung der Eignung der Beschichtungen für Umformprozesse nur von begrenzter Aussagekraft. Allerdings sind zum Zwecke der Qualitätskontrolle insbesondere die Methoden des Rockwell-Tests nach VDI 3198 für die Haftfestigkeitsbewertung sowie der modifizierte Kalottenschliff für die Verschleißbewertung sehr nützlich. Bei geeigneter Versuchsführung können auch tribologische Kugel-Scheibe-Tests Hinweise auf für die Umformung günstige Schichteigenschaften geben.
Etwas weichere reine a-C:H und gewisse Ti-C:H Schichten sind vielversprechende Kandidaten für die Aluminiumumformung. Während beim Stanzen von Aluminiumblechen ermutigende bis gute Ergebnisse erzielt wurden, müssen diese Schichten für Prozesse mir hohem Umformungsgrad (z. B. Tiefziehen) noch wesentlich verbessert werden. Weitere Feldversuche müssen ebenso zeigen, ob diese Schichten die für die industrielle Anwendung notwendige Standzeiten aufweisen. Im Falle der Edelstahlumformung haben die Untersuchungen gezeigt, daß zwar im Prinzip harte a-C:H und Me-C:H Schichten die für die trockene Umformung (auch mit hohem Umformgrad) notwendigen Eigenschaften aufweisen. Jedoch sind auch hier noch weitere Verbesserungen der Schichthaftung und des Verschleißwiderstandes für den industriellen Einsatz notwendig.
Im DC-Puls-Plasma sowie per Hochfrequenz PACVD bei niedrigem Bias abgeschiedene a-C:H Sichten weisen vergleichbare mechanische Kennwerte auf. Im ersten Verfahren muß die Haftung auf Werkzeugstählen noch wesentlich verbessert werden, bevor ein Produktionseinsatz dieser Prozeßmethode sinnvoll erscheint.

 

Coatings with anti-galling properties for forming tools are an interesting possibility, to reduce costs resulting from high consumption of lubricating agents and necessary washing procedures. In this project various carbon-based coatings were prepared, their mechanical and tribological properties were measured and their usefulness for various forming processes was evaluated in application specific and field tests. From these tests conditions were determined for their successful application and future coating developments.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-6161.html