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 von Werkzeugen für die Zerspanung mittels Dünnschichttechnologie realisiertewesentliche Standzeitverbesserungen（Faktor 2 und梅尔）im Vergleich mit nicht beschichtetenWerkzeugen。Die ersten im Großserienbereich kommerziell erhältlichen Werkzeugdünnfilmbeschichtungen warn die Chemical Vapour Deposition（CVD）-Schichten. 700°C至1000°C的工艺操作使高强度基材的壁变得非常坚硬。从80年代开始，物理气相沉积（PVD）就已经开始了--当然。Vorteil gegenüber dem CVD-Verfahren warn deutlich niedrigere Prozestemoperaturen.但是，这些过程不需要进行工艺操作，也可以进行韦尔登。有时候，由于工艺的原因，热成型金属材料也会被加工。热成型金属材料的加工过程将与热成型金属材料的加工过程一样，通过热成型金属材料系统和热成型金属材料的加工过程来实现。Im Sonderforschungsbereich（SFB）289 konnten dieseMechanismen für die Formgebung im teilerstarten Zustand（Thixoforming）von Aluminium undStahl in grundscheden wissenschaftlichen Versuchen analysiert und erforscht韦尔登. DieseErkenntnisse dienten als Grundlage für die Entwicklung leistungssteigernder Werkstoffverzepte mit dem Ziel，die Standzeit signifikant zu erhöhen.在SFB 289中，在一个工业装置中，在一个超临界状态下，开始进行转移项目的Zielsetzung。在形成过程中，通过Wirtschaftlichkeit（T3）的中性Möglichkeit（T3），对触变成型过程进行初始化和破坏。Die Investitionskosten für beschichtete Formwerkzeuge lassen sich somitnur dann rechtfertigen，wenn eine deutlich höhere Standzeit erreicht wird.一种PVD成型方法可以简单地应用于铬-铝-氮（CrAlN）的PVD成型。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韦尔登.Die Verarbeitung von hochschmelzenden Legierungen auf Stahl-Basis wie X210 CrW 12 oder100 Cr6 stelt eine besondere Herausforderung für die Werkzeugkonzepte in Bezug auf thermischeund mechanische Belastungen dar.对于这种结构，Oberflächentechnik研究所有两种不同的PVD-Beschichtungskonzepte entwickelt韦尔登，kristallinesγ-Al 2 O3和tagonales ZrO 2（t-ZrO 2）。基督教氧化系统的吸收是一种新的方法，它可以使人们更好地利用基督教的氮化物系统。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韦尔登公司与合作伙伴（CemeCon AG、Buderus EdelstahlGmbH、Hammerwerk Fridingen和ThyssenKrupp Automotive AG）共同致力于集成和测试Gesenkschmiedens工艺路线。Die gewonnenen Erkenntnisse aus demindustriellen Umfeld dienen für eine Bereitstellung von Serienbeschichtungsprozessen undindustriegetesteten Beschichtungen für das Thixoschmieden.