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Oberflächenbeschichten Diamantharte Carbonschichten für Schmiedegesenke

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Wissenschaftler des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) und des Instituts für Oberflächentechnik (IOT) der TU Braunschweig erforschen gemeinsam DLC-Schutzschichten, damit sich Schmiedewerkzeuge bei der Halbwarmumformung nicht so schnell abnutzen.

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Diamond-Like-Carbon-Schichten (DLC-Schichten) sollen das Schmiedegesenk vor Verschleiß schützen.
Diamond-Like-Carbon-Schichten (DLC-Schichten) sollen das Schmiedegesenk vor Verschleiß schützen.
(Bild: IPH)

Das Halbwarmschmieden bewegt sich in einem Temperaturbereich von 600 bis 900 °C. Im Gegensatz zum Warmschmieden bei rund 1200 °C bietet es eine Reihe von Vorteilen. Dazu zählt insbesondere eine bessere und genauere Oberflächenstruktur der Bauteile. Um kälteren Stahl umzuformen, ist eine höhere Umformkraft notwendig, wodurch das Gesenk deutlich stärker mechanisch beansprucht wird. Gleichzeitig ist jedoch die thermische Belastung des Gesenks geringer und es wird eine höhere Bauteilqualität erreicht. Durch die höhere mechanische Belastung verschleißen auch die Schmiedegesenke schneller und müssen häufiger ausgetauscht werden, das verursacht Kosten. Um die Wirtschaftlichkeit des Halbwarmschmiedens zu erhöhen, sollen künftig DLC-Schutzschichten zum Einsatz kommen, die den Verschleiß verringern und die Gesenke haltbarer machen. Diamond-Like-Carbon-Schichten (DLC-Schichten) sind Kohlenstoff-Schichten, die ähnlich hart sind wie Diamant. Sie eignen sich als Verschleißschutz für Schmiedewerkzeuge, insbesondere in der Halbwarmmassivumformung. Das haben die IPH-Wissenschaftler bereits 2011 nachgewiesen. Im Projekt „Halbwarm DLC2“ soll nun den Fragen nachgegangen werden, in welcher Zusammensetzung die Schichten am besten vor Verschleiß schützen, welches Schmiermittel sich am besten eignet und wie der Verschleiß mit der Umformtemperatur zusammenhängt. Wie lange eine DLC-Schicht hält, hängt neben der mechanischen Belastung stark von der Temperatur ab. Darum ist es für den Erhalt der Schutzschicht am besten, eine gleichmäßige Temperatur beizubehalten, die nur so hoch wie nötig ist. Innerhalb des Projekts entwickeln die Forscher deshalb zusätzlich einen Dünnschichtsensor zur Temperaturmessung, der direkt auf der Oberfläche des Gesenks angebracht werden kann. Mithilfe der Messdaten wollen die Forscher die Prozesstemperatur und den Verschleiß der DLC-Schicht in einen direkten Zusammenhang setzen.

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