Tribological DLC-Coatings in Combination with Surface Texturing for Forming Tools to Increase Lifetime and to Improve Process Quality (B04)
Third Party Funds Group - Sub project
Start date : 01.01.2009
End date : 31.12.2020
Website: http://www.tr-73.de/index.php/de/projekte?view=projekt&id=58
Overall project details
Overall project
TRR 73: Manufacturing of complex functional components with variants by using a new sheet metal forming process - Sheet-Bulk Metal Forming
Jan. 1, 2009 - Feb. 28, 2024
Overall project speaker:
Project details
Scientific Abstract
Scientific Abstract
Das Ziel des SFB/Transregio 73, die Vorzüge und Gestaltungsmöglichkeiten der Blech- und Massivumformung in dem Fertigungsverfahren der Blechmassivumformung (BMU) miteinander zu kombinieren, geht mit hohen Anforderungen an das Umformwerkzeug einher. Für eine wirkungsvolle Steuerung des Werkstoffflusses sind gezielt angepasste lokale Reibungsbedingungen in der Wirkfuge von essentieller Bedeutung. Nur so ist es möglich, komplexe Nebenformelemente der Blechbauteile unter Einhaltung hoher Qualitätsanforderungen auszuformen und gleichzeitig unerwünschte Änderungen der Bauteilgeometrie zu vermeiden. Darüber hinaus ist die Standzeit der Werkzeuge vorrangig durch adhäsiven Verschleiß begrenzt.
Das Teilprojekt B4 leistet mit der Erforschung tribologisch wirksamer DLC-Beschichtungen einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung von Werkzeugaktivflächen mit einem an den Umformprozess angepassten tribologischen Verhalten. Aus der Gruppe der DLC-Schichten zeigen wolframmodifizierte wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten (a-C:H:W) in anwendungsorientierten Modellversuchen und werkstoffkundlichen Analysen für die Werkzeugbeschichtung das vorteilhafteste Eigenschaftsprofil. Sie zeichnen sich insbesondere durch eine niedrige Reibungszahl und einen geringen Verschleiß aus. Unter Zuhilfenahme statistischer Versuchsmethoden ist es möglich, charakteristische Schichteigenschaften vorherzusagen und gezielt einzustellen. Durch den Einsatz verschiedener Maskierungs- und Abtragungsstrategien können Schichten unterschiedlichen tribologischen Verhaltens auf einer Oberfläche miteinander kombiniert und somit eine lokal angepasste Reibung in der Wirkfuge realisiert werden.
Auf Grundlage der in den ersten beiden Phasen im Hinblick auf eine gezielte Reibungsanpassung kontinuierlich weiterentwickelten a‑C:H:W-Schichtsysteme wird in der 3. Phase erforscht, inwieweit die Schichtsysteme auch zu einer effektiven Verlängerung der Standzeit beschichteter Werkzeuge beitragen können. Hierbei stehen vor allem die Ermüdungslebensdauer und die Verschleißbeständigkeit der Schichtsysteme im Fokus, die durch multilagige und mehrphasige Schichtarchitekturen sowie durch Maßnahmen der Substratvorbehandlung weiter gesteigert werden sollen. Der Beitrag der Schichten zu prozessangepassten Reibungsbedingungen wird vermehrt in anwendungsnahen Modell- und Realversuchen analysiert. Darüber hinaus erhalten die tribologisch wirksamen Schichten eine ergänzende, sensorische Funktion. Durch die Erfassung elektrischer Kenngrößen in Schichtsystemen mit hoch- und niederohmigen Schichtlagen wird es möglich, Schichtverschleiß zu detektieren und somit die Schichtlebensdauer präziser und werkzeugindividuell vorherzusagen.
