Verschleiß der Umformwerkzeuge beim Präzisionsblankpressen von Quarzglas

Die heutigen Innovationen beruhen nicht zuletzt auf komplex geformten hochpräzisen optischen Komponenten. Das Quarzglas gehört dabei zu den wichtigsten Materialien der Optik. Mit dem Präzisionsblankpressen ist eine effiziente Fertigung von innovativen Optiken aus Glas möglich. Der schnelle Verschleiß der Umformwerkzeuge, bedingt durch die hohe Umformtemperatur des Quarzglases, erlaubt momentan kein wirtschaftliches Einsetzen dieser Technologie zum Umformen von Quarzglas. Das primäre Ziel dieser Arbeit war es daher, ein grundlegendes Verständnis über die Verschleißmechanismen von Presswerkzeugen im Prozess des Präzisionsblankpressens von Quarzglas aufzubauen. In dieser Arbeit wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen des thermomechanischen und chemischen Verhaltens des Quarzglases und einiger Substratwerkstoffe durchgeführt. Des Weiteren erfolgten experimentelle Untersuchungen zum Verschleißverhalten des Substratwerkstoffs Glaskohlenstoff. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen wurde ein Modell zur Beschreibung der Verschleißmechanismen auf Werkzeugen aus Glaskohlenstoff beim Pressen von Quarzglas erstellt. Statische und dynamische Adhäsion werden als Verschleißmechanismen für die Verschleißerscheinung Glasanhaftung identifiziert und ihre Abhängigkeit von den Prozessparametern beschrieben. Des Weiteren wird das Wachstum der Defekte im Pressprozess erörtert. Ebenfalls liefert das Modell eine Erklärung für die unterschiedlichen Defektgrößen in drei Bereichen auf dem Presswerkzeug. Aus den gewonnenen Erkenntnissen werden Empfehlungen zur Reduzierung des Verschleißes abgeleitet.