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.

1 . Die Beschichtung von werkzeeugen fr Die Zerspanung mittels d<e:1> nnschichttechnologie realisiertewesentliche standzeitverbesbeserungen (Faktor 2 und mehr) im Vergleich mit nicht beschichtetenwerkzeeugen。Die ersten im Großserienbereich kommerziell erhältlichen werkzeugd<e:1> nnnfilmbeschichtungen waren Die化学气相沉积(CVD)-Schichten。Die prozestemperatren von 700°C bis ber 1000°C schränkten Die Wahl der möglichen Substratwerkstoffe sehr stark ein。[8] [j] [j] [j] [j]。物理气相沉积（PVD）技术。Vorteil gegenber dem CVD-Verfahren waren deutlich niedrigere prozestemperature。荷兰病prozessbedingten niedrigeren beschichtungsttemperature . kontennun auch Werkzeugstähle beschichtet werden。Somit stezesse zur verf<s:1> gung, die es ermöglichen, uch gehärtete Werkzeugwerkstoffe zu beschichten。Die Warmformgebung metallischer Werkstoffe hingergen wind nach werweregehend mitunbeschicteten Werkzeugen durchgegef<s:1> hrt, da bisher geeignete schichtsystem and diegrundlegenden wehselwirkungen zwischen Formgebungswerkstoff and Werkzeugoberflächebislang unzureichendverstanden wurden。[footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1] [footnoteref: 1]。2 . die erkenntnisse dienten - Grundlage fgr . r die Entwicklung leistungssteigernder Werkstoffverbundkonzepte mitdem Ziel, die Standzeit signant zu erhöhen。在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国，在德国。Der Einsatz und damit derWirtschaftlichkeit des formingsverbundteilen和derneartigen Möglichkeit zur Erzeugungvon Verbundteilen(3)。Die Investitionskosten fbr br beschichtete Formwerkzeuge lassen sich somitnur dann rechtigen, weneine deutlich höhere Standzeit ericht wind。Eine PVD-Formenbeschichtung kangenau dies listen。采用pvd - schicht体系的铬-氮化铝（CrAlN）制备的<s:1> r模铝复合材料是一种新型的复合材料。Gemeinsam mitden工业合作伙伴（CemeCon AG,Moneva GmbH + Co.， Oskar法国GmbH + Co.， KG和SAG厚合金部件GmbH &Co.）KG)， welche die Fertigungsrouten和Druckgießen vertreten， soll eineindustrielle Umsetzung dieses Schichtsystems realisierwerden。2 . Die Verarbeitung von hochschmelzenden Legierungen auf Stahl-Basis wie X210CrW12 oder100Cr6 stellelline besondere Herausforderung fgr . Die Werkzeugkonzepte在Bezug auchschmelzenden dar。[来源]中国科学院<s:1>放射科学研究所fürOberflächentechnik zweierfolgreiche PVD-Beschichtungskonzepte entwickelt werden，晶化γ- al2o3和ZrO2 （t-ZrO2）。[2] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1] [1]Dabei zeigight diese neue werkstoffgrouppe eine sehr guteBeständigkeit gegen<e:1> berdem hee ßen Formwerkstoff, sowie eine hohe thermische- und chemischeStabilität, welche in Stauch- und Formgebungsversuchen nachgewiesen wurde。BeideSchichtsysteme werden nun in Zusammenarbeit mit partnership （CemeCon AG、Buderus EdelstahlGmbH、Hammerwerk Fridingen和thyssenk虏伯汽车股份有限公司）在dieProzessroute des Gesenkschmiedens integrigert and getestet。1 .在德国，我们将为德国的工业发展提供更好的条件，我们将为德国的工业发展提供更好的条件，我们将为德国的工业发展提供更好的条件。