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Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Schmiedeprozessen durch gezielte Oberflächenkonditionierung mit strukturverstärkenden Hartstoffschichten (Topographiekonservierende Beschichtungen)

Status abgeschlossen
Ziele

1. Reduzierung der Werkzeugkosten durch Steigerung der Standmenge
Das zentrale Ziel des Forschungsvorhabens liegt in der Reduzierung der Werkzeugkosten und damit in der Effizienzsteigerung von Prozessen der Warmmassivumformung. Hierzu sollen die Wechsel-wirkungen im tribologischen System Werkzeug-Werkstück unter Berücksichtigung der stochastischen  Werkzeugtopographie sowie der Oberflächen- und Randschichtmodifikation untersucht werden. Den Anwendern der Branche der Warmmassivumformung soll es durch die im Projekt zu generierenden Ergebnisse ermöglicht werden, die Effizienz ihrer Prozesse zu steigern ohne hohe Investitionskosten tätigen zu müssen. Mit einer Standmengensteigerung um 20-30% bei gleichzeitiger Reduzierung der Standmengenstreuung wird nach Abzug des Mehraufwandes für die Behandlung eine durchschnittliche Reduktion der Produktherstellkosten um 1-2% angestrebt.

2. Optimierung des Tribosystems „Werkzeug-Werkstück“ durch prozessorientierte Oberflächenstrukturierung in Kombination mit strukturerhaltenden Oberflächen- und Randschichtmodifikationen
Die technologische Zielsetzung des Forschungsvorhabens liegt im Wesentlichen in einer Verbesserung des tribologischen Systems „Werkzeug-Werkstück“ oberflächen- und randschichtmodifizierter Schmiedewerkzeuge mit dem Ziel der Steigerung der Verschleißbeständigkeit der formgebenden Werkzeugelemente. Insbesondere sollen hier die Wechselwirkungen zwischen der stochastischen Werkzeugtopographie und den Werkzeugbehandlungen auf Basis von Nitrierverfahren und der chemischen und physikalischen Gasphasenabscheidung schwerpunktmäßig untersucht werden. Es ist bekannt, dass die mikrostrukturelle Oberflächenfeingestalt einen signifikanten Einfluss auf das Verschleißverhalten ausübt. Die initiale Oberflächenstrukturierung bestimmt dabei im Wesentlichen die zeitlichen Veränderungen der Topographie und damit bereits das Verschleißverhalten der Werkzeuge. Das daraus abgeleitete Ziel liegt in der prozessabhängigen Definition optimaler stochastischer Topographien und der nachträglichen „Konservierung“ dieser durch geeignete Werkzeugbehandlungen, so dass diese initial konditionierten Oberflächen über einen möglichst langen Zeitraum gegenüber den Prozessbelastungen stabil sind.


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