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5 TP5: Werkzeugbeschichtungssysteme zur Verbesserung der tribologischen Bedingungen beim Presshärten

Arbeitsfeld:

Das Presshärten stellt eine Verfahrenskombination aus Warmblechumformung und Vergüten in einem Prozessschritt dar. Aufgrund der erhöhten Temperatur und der damit einhergehenden thermischen und mechanischen Belastungen während der Umformung von Blechwerkstoffen stellt sich ein erhöhter Verschleiß bei den im Eingriff befindlichen Werkzeugoberflächen ein. Um diesen zu reduzieren, können Oberflächenbeschichtungen auf die beanspruchten Werkzeugoberflächen aufgetragen werden, welche den Verschleiß, und damit die Standzeit des Werkzeugs erhöhen.
Durch Einsatz von Verschleiß mindernden Beschichtungssystemen auf AlCrN-Basis können die tribologischen Bedingungen während des Presshärteprozesses verbessert werden. Im Vordergrund steht dabei eine Minimierung des Verschleißes der hoch beanspruchten Werkzeugoberflächen und damit eine Standzeitverlängerung der Werkzeuge. Weiterhin soll eine Verbesserung der Reibung zwischen Werkstück- und Werkzeugoberfläche erreicht und eine Sicherstellung der für den Presshärteprozess benötigten Abkühlraten gewährleistet werden.
Um eine Formhärtung des umgeformten Werkstücks zu gewährleisten, werden sowohl die in der Industrie eingesetzten Werkstückwerkstoffe, als auch die beschichteten Werkzeugwerkstoffe auf die benötigten Abkühlgeschwindigkeiten hin qualifiziert. Weiterhin wird der Einfluss des Beschichtungssystems hinsichtlich Reibungs- und Verschleißverhalten in einem Versuchswerkzeug überprüft. Im Anschluss daran werden die gewonnen Erkenntnisse in Presshärteprozessen für die Blech- und für die Blechmassivumformung umgesetzt und hinsichtlich des Verschleißverhaltens beurteilt.
Durch die erhöhten Temperaturen beim Presshärteprozess werden die Werkzeugoberflächen durch die Relativbewegung zwischen Werkzeug- und Werkstück in höchstem Maße beansprucht. Durch den Einsatz von Beschichtungssystemen auf AlCrN-Basis kann der Verschleiß des Werkzeugs vermindert und damit dessen Standzeit verlängert sowie kostenintensive Nacharbeitsintervalle reduziert werden.