Fachbeiträge 150 125 100 75 50 25 0 mit Verbindungsschicht ohne Verbindungsschicht Serie 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Nitrierhärtetiefe mm 200 160 120 80 40 mit Verbindungsschicht ohne Verbindungsschicht 2: Standmengen der Werkzeuge in Abhängigkeit von der Nitrierhärtetiefe (Bezug 100 Prozent = Jahresdurchschnitt der Seriengesenke; grün hervorgehoben: durchschnittliche Standmenge % 900 800 700 600 500 400 300 200 100 NHD=0,58 mm (Variante 2) NHD=0,17 mm (Serie) 34 SchmiedeJOURNAL September 2013 wirkte sich nicht negativ auf die Standmenge aus. Eine Verbesserung der Standmenge durch eine dickere Verbindungsschicht war aber ebenfalls nicht zu erreichen. Werkzeugschädigungen Die mikroskopische Betrachtung des Untergesenks zeigte bereits nach wenigen Umformungen Schädigungen an den stark abrasiv beanspruchten Außenradien (Bild 3). Helle oberflächennahe Bereiche deuteten auf eine Gefügeumwandlung infolge hoher Temperaturen beim Schmieden hin. Tiefe Warmrisse, die rein mechanisch bedingt beim Überschreiten der Warmzugfestigkeit des Werkzeugwerkstoffs am Ende der Druckberührung entstehen, waren ebenfalls bereits nach dieser vergleichsweise geringen Zahl an Umformungen zu beobachten. Durch die abrasive Beanspruchung während des Schmiedens wird die Nitrierschicht an der Krümmung der Radien abgetragen. Die Untersuchung von Werkzeugen mit gleicher Standzeit zeigte, dass der Verschleiß nicht komplett linear abläuft: Eine hohe Nitrierhärtetiefe führt dazu, dass die Nitrierschicht länger erhalten bleibt und der Grundwerkstoff dadurch länger geschützt wird. Ein Vergleich von Werkzeugen mit gleicher Nitrierschicht mit Standmengen von 56 Prozent und 135 Prozent in Relation zur Serie ergab, dass nach dem Abtrag der Nitrierschicht die Abflachung der Radien und damit der Materialabtrag mit steigender Standmenge zunimmt. Die Temperaturen beim Schmieden liegen über der Anlasstemperatur beim Vergüten, sodass die Härte des Grundwerkstoffs unter die Kernhärte abfällt, sobald die anlassbeständigere Nitrierschicht nicht mehr in einer ausreichenden Dicke vorhanden ist (Bild 4). Um die beim Schmieden in der Werkzeugrandzone auftretenden Temperaturen abzuschätzen, wurden zusätzlich zur optischen Dokumentation an unterschiedlichen Stellen Härtetiefenverläufe aufgeBild Standmenge der Seriengesenke im Versuchszeitraum). 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Standmenge % Nitrierhärtetiefe mm Serie Bild 3: Untergesenk (Variante 1) am abrasiv beanspruchten Radius nach 1 Prozent der durchschnittlichen Standmenge. 0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Härte HV0,5 Tiefe mm Bild 4: Härtetiefenverläufe am abrasiv beanspruchten Radius des Obergesenks nach zirka 60 Prozent der durchschnittlichen Standmenge. Bilder 2-4: Autoren
2013-09-Schmiede-Journal
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