Erhöhung der Werkzeugstandzeit bei der Formgebung durch neuartige PVD-Beschichtungen (T01)

通过创新的 PVD ​​涂层延长成型过程中的刀具寿命 (T01)

• 批准号: 39564019
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Oberflächentechnik (IOT)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Collaborative Research Centres (Transfer Project)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2006-12-31 至 2009-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/39564019?language=en
• 关键词: Erh; hung; der; Werkzeugstandzeit; bei

Die Beschichtung von Werkzeugen für die Zerspanung mittels Dünnschichttechnologie realisiertewesentliche Standzeitverbesserungen (Faktor 2 und mehr) im Vergleich mit nicht beschichtetenWerkzeugen. Die ersten im Großserienbereich kommerziell erhältlichen Werkzeugdünnfilmbeschichtungen waren die Chemical Vapour Deposition (CVD)-Schichten. Die Prozesstemperaturen von 700°C bis über 1000°C schränkten die Wahl der möglichen Substratwerkstoffe sehr stark ein. Zu Beginn der 80er Jahre setzte sich vermehrt das Physical Vapour Deposition (PVD)-Verfahren durch. Vorteil gegenüber dem CVD-Verfahren waren deutlich niedrigere Prozesstemperaturen. Durch diese prozessbedingten niedrigeren Beschichtungstemperaturen konnten nun auch Werkzeugstähle beschichtet werden. Somit stehen Prozesse zur Verfügung, die es ermöglichen, auch gehärtete Werkzeugwerkstoffe zu beschichten.Die Warmformgebung metallischer Werkstoffe hingegen wird nach wie vor weitestgehend mitunbeschichteten Werkzeugen durchgeführt, da bisher geeignete Schichtsysteme und diegrundlegenden Wechselwirkungen zwischen Formgebungswerkstoff und Werkzeugoberflächebislang unzureichend verstanden wurden. Im Sonderforschungsbereich (SFB) 289 konnten dieseMechanismen für die Formgebung im teilerstarrten Zustand (Thixoforming) von Aluminium undStahl in grundlegenden wissenschaftlichen Versuchen analysiert und erforscht werden. DieseErkenntnisse dienten als Grundlage für die Entwicklung leistungssteigernder Werkstoffverbundkonzepte mit dem Ziel, die Standzeit signifikant zu erhöhen. Aus den im SFB 289 erfolgreich entwickelten Werkzeugkonzepten und der Gutacherachterempfehlung bei der letzen Begehung folgt die Zielsetzung des Transferprojektantrages in einer Übertragung dieser Konzepte in ein industrielles Umfeld.Der Einsatz und damit Erfolg des Thixoformingsverfahrens steht und fällt mit derWirtschaftlichkeit des Formgebungsprozesses, sowie der neuartigen Möglichkeit zur Erzeugungvon Verbundteilen (T3). Die Investitionskosten für beschichtete Formwerkzeuge lassen sich somitnur dann rechtfertigen, wenn eine deutlich höhere Standzeit erreicht wird. Eine PVD-Formenbeschichtung kann genau dies leisten.Für die Aluminiumformgebung hat sich das PVD-Schichtsystem Chrom-Aluminium-Nitrid(CrAlN) als wegweisend herausgestellt. Gemeinsam mit den industriellen Partnern (CemeCon AG,Moneva GmbH + Co., Oskar Frech GmbH + Co. KG und SAG Thixalloy Components GmbH &Co. KG), welche die Fertigungsrouten Thixoforming und Druckgießen vertreten, soll eineindustrielle Umsetzung dieses Schichtsystems realisiert werden.Die Verarbeitung von hochschmelzenden Legierungen auf Stahl-Basis wie X210CrW12 oder100Cr6 stellt eine besondere Herausforderung für die Werkzeugkonzepte in Bezug auf thermischeund mechanische Belastungen dar. Für diese Anforderungen konnten am Institut fürOberflächentechnik zwei erfolgreiche PVD-Beschichtungskonzepte entwickelt werden, kristallinesγ-Al2O3 und tetragonales ZrO2 (t-ZrO2). Die Abscheidungen von kristallinen oxidkeramischenSystemen stellt eine wesentliche Neuerung im Vergleich zu den bisher kommerziell erhältlichennitridischen Schichtsystemen dar. Dabei zeigt diese neue Werkstoffgruppe eine sehr guteBeständigkeit gegenüber dem heißen Formwerkstoff, sowie eine hohe thermische- und chemischeStabilität, welche in Stauch- und Formgebungsversuchen nachgewiesen wurde. BeideSchichtsysteme werden nun in Zusammenarbeit mit Partnern (CemeCon AG, Buderus EdelstahlGmbH, Hammerwerk Fridingen und ThyssenKrupp Automotive AG) aus der Industrie in dieProzessroute des Gesenkschmiedens integriert und getestet. Die gewonnenen Erkenntnisse aus demindustriellen Umfeld dienen dann für eine Bereitstellung von Serienbeschichtungsprozessen undindustriegetesteten Beschichtungen für das Thixoschmieden.

Die Beschichtung vonWerkzeugdünnfilmbeschichtungenWarden（CVD）-schichten。 Die Prozestemperaturen von 700°C BISüber1000°CSchränktenDie wahlderMöglichensubstratwerkstoffe sehr stark ein。 Zu Beginn der 80er Jahre Setzte Sich Vermehrt Das物理蒸气沉积（PVD） - Verfahren Durch。 VorteilGegenüberdem cvd-verfahren waren deutlich niedrigere prozesstemperaturen。 Durch Diese diese prozessbedten niedrigeren beschichtungstemperaturen konnten nun auchwerkzeugstählebeschichtet werden。 Somit Stehen Prozesse我们是去世的人。我们是去世的人。我们是西方去世的人。我们是西方去世的人，我们是西方去世的人。我是Sonderforschungsbereich（SFB）289 Konnten Diesemechanismenfürdie formgebung im im teilerstartten Zustard Zustand Zustand（ThixOforming）von Aluminum undstahl in Grundlegenden wissenschenschaftlichenschaftlichen versuchenschenschenschenschenschenschenschen versuchen vossuchen anderysieryeryeryeryeryeryeryeryeryeryeryeryeryercht werden werden。 Dieseerkenntnisse dienten als grundlagefürdie entwicklung leistungssteigernder werkstoffverbundkonzepteMit dem Ziel，Die Standzeit sighit sighit signifikant ZuErhöhen。 AUS DEN IM SFB 289 ERFOLGREICH ENDWICKELTEN WERK UND GUTACHERACHTEREMPFEHLUNG BEI DERZEN BEGEHUNG FOLGT DIE ZIELSETZUNG DES TRANSSERPROJEKTANTRAGES在Ein Industrieles umfeld umfeld umfeld umfeld in Industragung dieser konzept中der einsatz und Dammit erfolg des thixofortfahrens steh undfälltder wirtschaftlichkeit des formgebungsprozesses，sowie derneuartigenMöglichkeitzur zur zur zur zur zur erzeugungungungungungungungungungungnvon verbundteilen（t3）。 Die Investitionskostenfürbeschichtete formwerkzeuge lassen sich somitnur dann rechtfertigen，wenn eine deine deutlichhöhorherestandere stand stand standereit erreicht wird。 Eine PVD-Formenbeschichtung kann genau dies leisten.Für die Aluminiumformgebung hat sich das PVD-Schichtsystem Chrom-Aluminium-Nitrid(CrAlN) als wegweisend herausgestellt. Gemeinsam mit den industriellen Partnern (CemeCon AG,Moneva GmbH + Co., Oskar Frech GmbH + Co. KG und SAG Thixalloy Components GmbH &Co. KG), welded die Fertigungsrouten Thixoforming und Druckgießen vertreten, soll eineindustrielle Umsetzung dieses Schichtsystems Realisiert Werden。 Die verarbeitung von hochschmelzenden legierungen auf stahl-basis wie x210crw12 oder100cr6 stellet eine eine besondere besondere herausforderungfürdie werkzeugkonzepte werkzeugkonzepte bezug auf auf auf auf thermcheund hearscheund belastungungungungen dar。 fürdiese anforderungen konnten am Institutfüroberflächentechnikzwei zwei erfolgreiche pvd-beschichtungskonzepte entwickelt entwickelt werden，kristallinesγ-al2o3 und tetragonales zro2（t-zro2）。 Die Abscheidungen von kristallinen氧化氧化型系统stellt eine wesentliche neuerung im vergleich im vergleich zu den bisher kommerziellziellziellerhältlichennitridischenschichtsystemenen dar。 Dabei Zeigt Diese Neue我们致力于创建一种新的Formwerkstoff形式，因此我们致力于创建一种新的Formwerkstoff，并致力于创建一种新的FormWerkstoff。我们致力于创建一种新形式的Formwerkstoff。我们致力于创建一种新形式的Formwerkstoff，并致力于创建一种新形式的FormWerkstoff。我们致力于创建一种新形式的Formwerkstoff，并致力于创建一种新形式的FormWerkstoff。我们致力于创建一种新形式的Formwerkstoff，并致力于创建一种新形式的FormWerkstoff。我们致力于创建一种新形式的Formwerkstoff，并致力于创建一种新形式的FormWerkstoff。我们致力于在Zusammenarbeit Mit Partnern（Cemecon AG，Buderus Edelstahlgmbh，Hammerwerk Fridingen und Thyssenkrupp Automotive AG）创建一种新形式的Formwerkstoff（Cemecon AG，Buderus Edelstahlgmbh）。整合器是首次必须有一个。