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III.6 Funktionale Schichten für Werkzeuge der Kaltmassivumformung

Arbeitsfeld:

Ziel
Kombination der bei der PVD- und CVD-Beschichtung erzielbaren Schutzfunktion gegen Verschleiß mit einer erhöhten Ermüdungsfestigkeit von Werkzeugen der Kaltmassivumformung
Problemstellung
Moderne PVD- und CVD- Hartstoffschichten werden derzeit vorwiegend zum Verschleißschutz eingesetzt. Inwiefern können sie auch die bei Werkzeugen der Kaltmassivumformung häufig auftretende Ermüdungsbruchgefahr vermindern'
Oberflächenermüdung PVD- und CVD- beschichteter Biegeproben
In zyklischen Drei-Punkt- Biegeversuchen wird der Einfluß wesentlicher Kenngrößen auf die Oberflächenermüdung untersucht. Es lassen sich signifikante Einflüsse der Beschichtung auf die Ermüdungsfestigkeit nachweisen, insbesondere infolge verschiedener Oberflächenrauheiten, Eigenspannungs- und Gefügezustände.
Numerische und experimentelle Analyse der Eigenspannungsverteilung
Die Eigenspannungen in der Schicht (Druck) und im Werkzeugstahl (Zug) werden numerisch berechnet und experimentell bestimmt, um den Zusammenhang mit den ermittelten Ermüdungsfestigkeiten zu verdeutlichen
Experimentelle Modellierung mehrachsiger Beanspruchung
Zyklische Drei - Punkt - Biegung mit gekerbten Proben führt bei außermittiger Belastung zu einer mehrachsigen Beanspruchung, die vergleichbar mit der Beanspruchung von Fließpreßwerkzeugen ist.
Numerische Modellierung der Beanspruchung von Werkzeugen
Mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente wird die Beanspruchung von den Modellproben sowie von Werkzeugen im Umformprozeß analysiert, wobei in Ergänzung zu herkömmlichen Simulationen der Einfluß der Hartstoffschicht berücksichtigt wird.
Versagensmodell zur Auslegung hartstoffbeschichteter Werkzeuge
Aufbauend auf den vorliegenden experimentellen und numerischen Ergebnissen wird ein Versagensmodell entwickelt, um bei der numerischen Werkzeugauslegung den Einfluß einer Hartstoffbeschichtung auf die Standzeit berücksichtigen zu können.