Oberflächenbeschichtung für das schmierstofffreie Tiefziehen hochlegierter rostfreier Stähle

 

Antrgsteller: Seefeld (Bremen)

Werkstoffe: rostfreie hochlegierte Stahlbleche

Methoden: Tiefziehen

 

Das Ziel dieses Vorhabens ist die Schaffung der Möglichkeit des schmierstofffreien Tiefziehens von hochlegierten rostfreien Stahlblechen aus 1.4301 durch ein tragendes Plateau von aus der Matrix einer MMC-Beschichtung herausragenden Hartpartikeln mit einem geringen metallischen Charakter zur Reduzierung der Adhäsionsneigung und hoher Härte zur Erhöhung des Widerstandes gegen abrasiven Verschleiß. Das umzuformende Blech soll während des Umformvorganges nur noch mit den Hartpartikeln und nicht mit der metallischen Matrix in Berührung sein. Die Hartpartikel bestehen aus sphärischem Wolframschmelzcarbid.
Die Werkzeugoberfläche besteht aus einem hartpartikelverstärkten Verbundwerkstoff und vereint die positiven Eigenschaften der beiden Phasen. Die Hartpartikel weisen eine für das tribologische System günstige Eigenschaftskombination aus sehr hoher Härte und geringen metallischen Charakter auf. Die metallische Matrix zwischen den Partikeln gibt der Werkzeugoberfläche eine ausreichende Duktilität, so dass betriebsbedingte lokale Spannungsspitzen durch ein plastisches Fließen abgebaut werden können. Man erhält daher eine verschleißfeste Werkzeugoberfläche bei einer hohen Duktilität.
Die Herstellung dieser neuartigen Werkzeugoberfläche erfolgt in einem zweistufigen Verfahren der Lasermaterialbearbeitung. Mittels Laserdispergieren werden die Hartpartikel eingebracht. Die Einstellung der Sollgeometrie erfolgt mittels Erodieren. Die metallische Matrix wird unter Anwendung eines Ultrakurzpulslasers zurückgesetzt, so dass die Hartpartikel aus der Oberfläche herausstehen und ein tragendes Plateau bilden. Die Charakterisierung für die die Trockenumformung erfolgt mittels Streifenziehversuch (Flachbahnversuch), Streifenziehversuch mit doppelter Umlenkung und Napftiehziehen.
Ein maximaler Hartpartikelanteil von 53% wurde ermittelt, wobei eine homogene Hartpartikelverteilung eingestellt werden kann. Mittels Ultrakurzpulslaser konnte die Rauheit auf den Hartpartikeln signifikant gesenkt werden. Im Streifenziehversuch wurde anhand einer konstanten Reibzahl bei einer Erhöhung der Freilegungstiefe der Nachweis erbracht, dass das umzuformende Blech auf den Hartpartikeln gleitet und die MMC-Oberfläche für das Trockenumformen geeignet ist.

Kontakt

Dr.-Ing. Thomas Seefeld
Projektleitung
+49 421 21858040
BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH
Hannes Freiße M.Sc.
Projektbearbeiter
+49 421 218 58127
BIAS - Bremer Institut für angewandte Strahltechnik GmbH
Druckversion Druckversion | Sitemap
© BIAS GmbH