Fachbeiträge fläche durchgeführt. Rauheitsmessungen sind gut geeignet, um Riefen und Einfurchungen der Oberfläche zu charakterisieren. Aus den Rauheitsmessungen wurden der arithmetische Mittenrauwert (Ra), die maximale Höhe des Rauheitsprofils (Rt) und die mittlere Rautiefe (Rz) an den Stellen A bis M orthogonal zur Längsachse des Gesenkeinsatzes ermittelt. Unter den DLC-Schichten zeigten a-C:H und a-C:H:Cr(40) einen geringen Verschleiß. Daher werden im Folgenden die Ergebnisse für diese beiden Schichten und den unbeschichteten Gesenkeinsatz dargestellt. Der unbeschichtete Gesenkeinsatz weist nach bereits 100 Schmiedungen signifikante Verschleißerscheinungen auf. Bild 2 enthält ein Diagramm, in dem die Veränderungen der drei Rauheitskennwerte Ra, Rt und Rz dargestellt sind – demnach ist der Unterschied (Δ) zwischen den Kennwerten vor und nach 100 Schmiedungen abgebildet. Ein positiver Wert stellt den Anstieg der Rauheit und ein negativer Wert eine Einglättung dar. Zu erkennen ist, dass Ra sich über die Schmiedungen 42 SchmiedeJOURNAL März 2013 kaum verändert – dies gilt auch für die anderen Schichten und daher wird auf Ra nicht weiter eingegangen. Für Rt und Rz sind insbesondere an den Stellen G, J und K signifikante Anstiege zu verzeichnen. Tendenziell nehmen Rt und Rz in den ersten Schmiedungen eher ab, da Spitzen, die während der mechanischen Bearbeitung oder der Beschichtung entstehen, gebrochen werden und sich das Profil dadurch einglättet. Eine starke Erhöhung im weiteren Verlauf weist darauf hin, dass in diesen Bereichen Einfurchungen aufgrund von abrasivem Verschleiß entstanden sind. In Bild 3 sind drei Fotos von den Stellen B, G und J dargestellt, die charakteristisch für die drei oben genannten unterschiedlichen Verschleißbereiche sind. An der Stelle B ist zu erkennen, wie entlang des Stoffflusses (im Winkel von etwa 45°) kleine teilweise unterschiedlich orientierte Riefen auftreten. An den Stellen G und J sind diese entlang der Längsachse des Gesenkeinsatzes orientiert. Insbesondere an der Stelle J sind auch tiefe Einfurchungen zu erkennen, die sowohl Rt als auch Rz in diesen Bereichen ansteigen lassen. Die Veränderung der Rauheitswerte zeigt für den a-C:H-beschichteten Gesenkeinsatz ein gänzlich anderes Verhalten. Lediglich an den Stellen A sowie F bis I (Bereich mit hohen Kontaktnormalspannungen) sind signifikante Anstiege zu verzeichnen, die allerdings deutlich unter dem Niveau des unbeschichteten Gesenkeinsatzes liegen. Auf den Fotos ist ebenfalls zu erkennen, dass die Stellen B und J nach 100 Schmiedungen noch deutlich besser erhalten sind. Bei B sind deutlich weniger Riefen erkennbar. An der Stelle J sind keinerlei tiefe Einfurchungen zu sehen – die Beschichtung lässt zwar die Fließrichtung des Werkstoffs bereits erkennen, wirkt aber noch sehr homogen. An der Stelle G sind dagegen Bild 3: Versuchsauswertung für a-C:H. Bild 4: Versuchsauswertung für a-C:H:Cr(40). Bilder: Autoren deutliche Einfurchungen zu erkennen und die Schicht zeigt somit an dieser Stelle bereits abrasiven Verschleiß. Die Veränderungen der Rauheitswerte für die a-C:H:Cr(40)-Schicht ist ebenfalls deutlich geringer als bei dem unbeschichteten Gesenkeinsatz. Fast überall liegen die Rauheitswerte auf dem gleichen Niveau wie vor den Schmiedungen oder sogar darunter (Bild 4). Lediglich an den Stellen C und I sind signifikante Anstiege zu erkennen. Die Schicht weist an der Stelle B ein ähnliches Riefenmuster auf wie der unbeschichtete Gesenkeinsatz – jedoch scheint die Intensität der Riefen geringer zu sein. An der Stelle J sieht die Schicht ähnlich aus wie die a-C:H-Schicht, woraus sich ebenfalls ein gutes Verschleißverhalten gegenüber Relativbewegungen ergibt. An der Stelle G jedoch scheint die mit Chrom dotierte Schicht der undotierten a-C:H-Schicht überlegen zu sein. Das spiegelt sich sowohl in den Veränderungen der Rauheitswerte als auch in dem Foto wieder, auf dem keine Einfurchungen erkennbar sind. Sowohl die a-C:H- als auch die a-C:H:Cr(40)- Schicht weisen bei hohen Relativbewegungen ein besseres Verschleißverhalten auf als der nicht beschichtete Gesenkeinsatz. Im Bereich hoher Kontaktnormalspannungen und somit auch hohem Temperatureintrag zeigt die a-C:H-Schicht die Tendenz zu Einfurchungen und somit abrasivem Verschleiß, der im Wesentlichen auf die Umwandlung der Diamant- in die Graphitbindung bei hohen
2013-03-Schmiede-Journal
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