TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT Bild 2: Gesenkoberfl ächen nach 100 Schmiedezyklen unter schied lichen Rau heits wer ten zu er zie len. Die Vor teile von Strahl ver fahren sind neben der hohen Wirt schaft lich keit auch die ver gleichs weise einfache Integration in die Fer tigungs kett e bei der Gesenk her stellung sowie die ein fache Para me trierung, um gezielt die Oberfl ächentopographien zu gestalten 2. Aufgrund der hohen, meist abrasiven Beanspruchung neigen Schmie de gesenke zu einer früh zei tig ein setzen den Veränderung der Ober fl ächen gestalt. Um die sen Vor gäng en ent gegen zu wirken, wur den Ober fl ächen- und Rand schichtmodi fi kationen ein ge setzt, die eine Stei ge rung des ab ra siven Ver schleiß wider stands be wirken. Dazu wur den am Fraun hofer- Institut für Schicht und Ober fl ächen technik (IST) Plasma ni trierbe hand lungen zur Ein stellung von Ni trier härte tiefen bis 100 μm mit PACVD-Hart stoff schichten be stehend aus TiBN-Mehr lagensys temen mit 2 bis 3 μm Schichtdicke kombiniert 3. EINFLUSS DER GESENKHERSTELLUNG Bedingt durch ihre unterschiedlichen Fertigungs routen wei sen in dus trielle Schmiede gesenke pro zess spe zi fi sch aus ge bil de te Ober fl ächen auf. Im Vor haben wur de in Zu sammen ar beit mit den be tei ligten In dus trie part nern eine Be stands auf nah me in dustrie relevanter Gesenk topo gra phien durch ge führt. Es zeigte sich, dass deut lich unter schied liche fi r men- und pro dukt spe zi fi sche Pro zess routen, meist mit spanender Bear bei tung in der Herstellung, ver wen det wer den. So ent steht eine große Spann weite an indus triell verwendeten Ober fl ächen, die von nahe zu „spiegel glatt en“ bis zu „äußerst rauen“ Topographien reicht. Um den Einfl uss der fer ti gungs spe zifi schen Ge senk oberfl ächen auf deren Ver schleiß ver halten zu unter suchen, wur den am Institut für Um form tech nik und Um form ma schi nen (IFUM) Serien schmie de ver suche an einer auto ma ti sier ten Schmie depresse durch ge führt. Die zu unter suchen den Ge senke wur den mitt els etablierter Her stell ver fahren wie Drehen im weichen be ziehungs weise har ten Zustand, Fräsen und zu sätz lichem Strahlen durch geführt. Die unter schied lichen Ober fl ächen wurden teil weise mit kombi nierten Ni trier- und Be schich tungs verfahren behandelt (Duplex-Behandlung). Alle Ge senke wurden mit einer defi nierten Anzahl an Schmiede zyklen be las tet. Die Gesenke wurden in deren Aus gangs zustand, in re gel mä ßigen Ab ständen wäh rend des Schmie dens, sowie nach Standmengen ende umfangreich charakterisiert. TOPOGRAPHIE UND VERSCHLEISSENTWICKLUNG An tribologisch hoch belasteten Gesenken konnten deutliche Zu sammen hänge zwi schen Ober fl ächen beschaff en heit und Ver schleiß ver halten der unter schied lichen Ober fl ächen er mitt elt wer den. In einer ersten Versuchs reihe wur de zunächst das Verhalten weich ge drehter Ge senke unter sucht. Darin konnte gezeigt wer den, dass sich eine Duplex-Be hand lung positiv auf die Be stän dig keit von Gesenk ober fl ächen aus wirkt. Hier zu sind in Bild 2 die Ober fl ächen weich ge drehter Ge senke im nicht beschichteten Zu stand (links) und im Duplex-be handel ten Zu stand (rechts) nach 100 Schmiedezyklen abgebildet. Die nicht beschichtete Oberfl äche zeigt deutlich erkennbare Ab ra sions marken, die auf die Re lativ bewegung zwischen Werkstück ma terial und Werk zeug ober fl äche zu rück zu führen sind. Dagegen zeigt die Duplex-behandelte Ober fl äche nach der gleichen An zahl an Schmie de zyklen op tisch nahe zu keine Beschä di gungen. Die durch den Her stell pro zess er zeug ten Drehrie fen sind auch nach hohen Be las tungen im Schmie de pro zess er kenn bar, sodass die Ausgangs ober fl äche optisch er hal ten bleibt. In einer weiteren Versuchsreihe wurde die Herstellung durch Hart drehen und optional an schließendem Strah len unter sucht. Die se beinhaltete eine hart ge drehte und je zwei nach dem Hartdre hen unter schied lich ge strahlte Gesenk va rianten. Die Strahl- 58 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2016
massivUMFORMUNG September 2016 01
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