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Angepasste Randschichtmodifikation zur Reduzierung des thermoschockbedingten Verschleißes bei Schmiedegesenken (RTV)

Status laufend
Ziele

1. Reduzierung der Werkzeugkosten für Werkzeuge der Warmmassivumformung
Den Anwendern der Branche der Warmmassivumformung soll ermöglicht werden, die Effizienz ihrer Prozesse zu steigern, ohne hohe Investitionskosten tätigen zu müssen. Eine Verbesserung der Thermoschockbeständigkeit würde helfen, die erreichbare Standmenge der Werkzeuge zu erhöhen und dadurch die Werkzeugkosten zu reduzieren. Dies wiederum ermöglicht dann eine wirtschaftlichere Produktion.

2. Aufbau einer thermomechanische Modellumgebung zur isolierten Beanspruchung von Warmarbeitsstählen

Eine Bewertung von Werkzeugbehandlungen unter isolierter thermomechanischer Beanspruchung ist in einem Schmiedeprozess aufgrund des stets wirkenden Belastungskollektivs nicht möglich. Da ein Verständnis der Vorgänge in der Werkzeugrandschicht unter isolierter Beanspruchung jedoch zwingend erforderlich ist, um thermoschockbeständige Behandlungsansätze entwickeln zu können, ist eine serienschmiedeähnliche Modellumgebung auszulegen. Diese Modellumgebung soll die Aufheiz- und Abkühlraten sowie die Minimal- und Maximaltemperaturen in einer Gesenkrandschicht nachbilden ohne gleichzeitig durch chemische oder tribologische Effekte überlagert zu werden.

3. Entwicklung thermoschockresistenter Werkzeugbehandlungen
Die zu entwickelnden thermoschockbeständigen Randschichtbehandlungen ermöglichen die Erschließung weiterer Randschichtbehandlungspotentiale. Mit zunehmender Nitrierhärtetiefe verliert die Randschicht von Schmiedegesenken ihren Widerstand gegen zyklische thermomechanische Beanspruchbarkeit. Das Ergebnis ist ein stark ausgeprägtes Rissnetzwerk auf der Werkzeugoberfläche, das in Kombination mit tribologischen Beanspruchungen verschleißinitiierend sein kann. Dennoch ist es in thermisch hochbelasteten Bereichen sinnvoll, hohe Nitrierhärtetiefen einzusetzen, um die thermische Stabilität der Randschicht zu erhöhen und plastischen Deformationen entgegenzuwirken. Die genannten Widersprüche führen dazu, dass globale Werkzeugbehandlungsansätze nicht immer den gewünschten Erfolg bringen oder bei ungünstiger Kombination aus Werkzeugbeanspruchung und Behandlungsansatz sogar zu einer Verringerung der erreichbaren Standmenge führen. Weiterhin führt die zunehmende Rissbildung der Werkzeugrandschicht infolge großer Nitrierhärtetiefen bei Kombinationsverfahren, die eine zusätzlich Hartstoffbeschichtung vorsehen zu Defekten, die ein Versagen der applizierten Verschleißschutzschicht begünstigen.


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