Tribologische Untersuchung von Siliciumnitrid für keramische Walzwerkzeuge

Das wichtigste Merkmal keramischer Werkstoffe für den Einsatz in der Umformtechnik ist ihre im Vergleich zu Umformwerkzeugen aus Stahl wesentlich höhere Verschleißbeständigkeit. Um höhere Standzeiten der Walzwerkzeuge zu erreichen, ist daher der Einsatz von keramischen Werkstoffen interessant. Im Rahmen eines Verbundprojekts werden keramische Walzen für verschiedene Anwendungen konzipiert, hergestellt und unter Einsatzbedingungen getestet. Ziel dieser Untersuchungen ist zunächst der Nachweis der Einsatzfähigkeit dieser Walzen. Weitere Optimierungsschritte sollen zeigen, welche Vorteile keramische Walzen in verschiedenen Einsatzgebieten wie Drückwalzen, Drahtwalzen und Bandwalzen bezüglich Standzeit, Produktqualität oder Kühlschmierstoffverbrauch bieten können. In diesem Beitrag werden aktuelle Arbeiten und Ergebnisse zur Werkstoffentwicklung und zum tribologischen Verhalten von Siliciumnitrid im Hinblick auf die Anwendung für Walzwerkzeuge vorgestellt. Bei dem unter den gegebenen Bedingungen vorherrschenden tribochemischen Verschleißmechanismus erweisen sich die untersuchten Siliciumnitridwerkstoffe als sehr verschleißbeständig, wobei sich durch die tribochemische Glättung der Oberflächen zusätzlich Vorteile ergeben.