Bild 4: Verschleißkennwerte im Verlauf der Serienschmiedeversuche Bilder: Autoren TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT Bild 3: Verlauf des Oberflächenkennwerts Sa im Verlauf der Serienschmiedeversuche parameter wurden so gewählt, dass eine feine Rauheit von Sa = 1,5 μm und eine grobe Rauheit von Sa = 2,5 μm eingestellt wurden. Zu jedem gestrahlten Gesenk wurden eine unbeschichtete sowie eine Duplex-behandelte Variante untersucht. Die Gesenke wurden während der Versuchsreihen mehrfach taktil vermessen, um den Verschleißfortschritt und dazugehörige Oberflächenkennwerte in Abhängigkeit der Schmiedezyklen zu ermitteln. Zur Beschreibung der grundlegenden Oberflächenkennwerte wurden dreidimensionale Topographiemessungen durchgeführt und exemplarisch der arithmetische Mittenrauwert Sa-Wert betrachtet. Dieser stellt einen dreidimensionalen Kennwert analog zum Ra-Wert im zweidimensionalen Bereich dar. In Bild 3 ist exemplarisch die Entwicklung des Sa-Werts im Verlauf der Schmiedezyklen für die Gesenke aus der zweiten Versuchsreihe dargestellt. Die ermittelte Entwicklung der Oberflächenkennwerte im Verlauf der Schmiedezyklen zeigt, dass die gedrehten und die grob gestrahlten Oberflächen während des Schmiedens eingeglättet werden. Im Vergleich zum Ausgangszustand nimmt die Rauheit im Verlauf der Schmiedezyklen kontinuierlich ab, was auf eine Einebnung durch wirkende Prozesskräfte oder abrasiven Verschleiß zurückzuführen ist. Die fein gestrahlten Oberflächen zeigen hingegen deutlich stabilere Oberflächenkennwerte. Während die unbeschichtete Oberfläche geringfügige Veränderungen aufweist, verläuft der Sa-Wert bei der Duplexbehandelten Oberfläche nahezu auf einem konstanten Niveau. Die bereits im unbeschichteten Zustand hohe Beständigkeit der Oberfläche konnte durch die Duplex-Behandlung nochmals gesteigert werden. Die entsprechenden Geometrieabweichungen, welche einen Kennwert für den Verschleißzustand der Gesenke liefern, sind in Bild 4 dargestellt. Insgesamt lässt sich zeigen, dass die Oberflächenkonditionierung durch Strahlen einen sehr positiven Einfluss auf das Verschleißverhalten der Schmiedegesenke ausübt. Während die grob gestrahlte und unbeschichtete Oberfläche stärker verschleißt als die gedrehte und unbeschichtete, kann durch das feine Strahlen eine Verbesserung des Verschleißverhaltens erzielt werden. Durch eine Duplex-Behandlung wird zusätzlich die Verschleißbeständigkeit erhöht. Dieses Verhalten kann auch bei der grob gestrahlten Variante beobachtet werden. Um das in den Serienschmiedeversuchen an Modellgesenken festgestellte Verschleißverhalten auch unter industriellen Bedingungen in der Produktion eines Schmiedebetriebs zu evaluieren, wurden Schmiedegesenke eines Projektpartners mit der entwickelten Verschleißschutzbehandlung versehen. Trotz typischer Schwankungen der erreichten Standmengen ließen sich positive Effekte der Modifikation zeigen: Eingesetzte Vor- und Fertiggravuren zum Schmieden von Getriebekomponenten wiesen im Vergleich zu den Werkzeugen der Serienproduktion im Durchschnitt erhöhte Standmenge sowie ein verbessertes Verschleißverhalten auf. Im Vergleich zu den lediglich gasnitrierten Gesenken der Serienproduktion wiesen die zusätzlich durch die Oberflächenkonditionierung sowie kombinierte Plasmanitrierung und PACVD-Hartstoffbeschichtung behandelten Gesenke insbesondere in tribologisch hoch belasteten Bereichen deutliche Verbesserungen bezüglich abrasivem Verschleiß auf. Weiterhin konnte die Bildung mechanischer Risse deutlich reduziert werden, was in einer Erhöhung der Standmengen resultierte. FAZIT Eine Duplex-Behandlung kann die Randschichthärte und gleichzeitig die Warmfestigkeit 3 steigern. Diese Eigenschaften beeinflussen die Oberflächenbeständigkeit gegen plastische 60 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2016
massivUMFORMUNG September 2016 01
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