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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Untersuchungen zur Standmenge von Schmiedegesenken bei thermomechanischer Wechselbeanspruchung

Donnerstag (19.09.2019)
17:30 - 18:00 Uhr Festsaal

Schmiedegesenke sind prozessbedingt hohen Temperaturen und Kräften ausgesetzt. Die daraus entstehenden Belastungen führen zu Schädigungen und schließlich zum Ausfall der Werkzeuge. Die Folge hieraus sind hohe Instandhaltungskosten und eine verringerte Wirtschaftlichkeit sowie Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen. Aus diesen Gründen ist die Standmengensteigerung seit Jahren und auch in Zukunft Ziel aktueller Forschungsprojekte.

Zu den o.g. Belastungen zählen die thermische, mechanische, tribologische und die chemische Beanspruchung, welche immer überlagert als komplexes Belastungskollektiv auftreten. Hieraus folgen unterschiedliche Schädigungsmechanismen wie Abrasion, thermische Rissbildung, plastische Deformation oder Adhäsion. Zur Vermeidung einer Werkzeugschädigung werden u.a. verschiedene Oberflächenmodifikationen eingesetzt. Zu den Beschichtungsverfahren zählen bspw. das CVD- und PVD-Verfahren sowie das Nitrieren als Diffusionsverfahren. Konventionell wird das Nitrieren Zur Härtesteigerung der Randschicht eingesetzt und stellt somit den Stand der Technik dar.

Untersuchungen haben gezeigt, dass nitrierte Schmiedegesenke bei gleicher Belastung eine wesentlich geringere plastische Verformung und abrasiven Abtrag zeigen, als unnitrierte Gesenke. Jedoch geht dieser vorerst positiv erscheinende Effekt mit einer deutlichen Ausprägung eines Rissnetzwerkes einher. In früheren Untersuchungen wird der Werkzeugausfall durch thermische Rissbildung mit 3 % angegeben, da vorher andere Schädigungen zum Werkzeugausfall führen. Heute ist mit einem deutlichen Anstieg von Werkzeugausfällen aufgrund thermischer Rissbildung zu rechnen, da für die meisten bisher aufgetretenen Schädigungsmechanismen bereits Gegenmaßnahmen getroffen werden können. Die Rissbildung wird damit zunehmend zum bisher nicht vermeidbaren standmengenbegrenzenden Effekt.

Aufgrund der Überlagerung von Belastungen und den daraus resultierenden Schädigungen ist es bisher nicht möglich, die rissinitiierende thermomechanische Wechselbelastung isoliert abzubilden. Für diese Betrachtung der reinen thermomechanischen Wechselbelastung wurde am Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) ein Thermoschockprüfstand entwickelt. Mit dieser Versuchsanlage soll der Einfluss von Verschleißschutzmaßnahmen auf die Beständigkeit für thermische Wechselbeanspruchung verschiedener Werkzeugwerkstoffe untersucht werden.

 

Sprecher/Referent:
Marcel Rothgänger
Leibniz Universität Hannover
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Bernd-Arno Behrens
    Leibniz Universität Hannover
  • Markus Mejauschek
    Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik