Improvement of tribological conditions of tool coating systems for hot stamping (FORLAYER)
Third Party Funds Group - Sub project
Acronym: FORLAYER
Start date : 01.08.2008
End date : 31.07.2011
Overall project details
Overall project
ForLayer: Innovative Schichten zur Verschleißreduktion an Werkzeugen
Overall project speaker:
Prof. Dr. Peter Greil
Lehrstuhl für Glas und Keramik, Technische Fakultät
Prof. Dr.-Ing. Marion Merklein
Institute of Manufacturing Technology
Project details
Short description
Short description
The direct hot stamping process can be described as a process combination of hot forming and quenching in one process step. Excessive wear emerges on the used tools due to high temperature difference and relative movement of Al/Si-precoated semi-finished product and tool surface during the forming operation. Main objective of this project is the qualification of tool coating systems based on AlCrN regarding their thermal and tribological properties. To investigate the efficienency of tool coating systems the resulting wear on the tool surfaces is analyzed in laboratory scale with respect to the applied contact pressure and sliding distance. The coating systems are tested in pre-series tools to evaluate the increase of tool live under process relevant conditions.
Scientific Abstract
Das Presshärten stellt eine Verfahrenskombination aus Warmblechumformung und Vergüten in einem Prozessschritt dar. Aufgrund der erhöhten Temperatur und der damit einhergehenden thermischen und mechanischen Belastungen während der Umformung von Blechwerkstoffen stellt sich ein erhöhter Verschleiß bei den im Eingriff befindlichen Werkzeugoberflächen ein. Um diesen zu reduzieren, können Oberflächenbeschichtungen auf die beanspruchten Werkzeugoberflächen aufgetragen werden, welche den Verschleiß, und damit die Standzeit des Werkzeugs erhöhen. Durch Einsatz von verschleißmindernden Beschichtungssystemen auf AlCrN-Basis können die tribologischen Bedingungen während des Presshärteprozesses verbessert werden. Im Vordergrund steht dabei eine Minimierung des Verschleißes der hochbeanspruchten Werkzeugoberflächen und damit eine Standzeitverlängerung der Werkzeuge. Weiterhin soll eine Verbesserung der Reibung zwischen Werkstück- und Werkzeugoberfläche erreicht und eine Sicherstellung der für den Presshärteprozess benötigten Abkühlraten gewährleistet werden. Um eine Formhärtung des umgeformten Werkstücks zu gewährleisten, werden sowohl die in der Industrie eingesetzten Werkstückwerkstoffe, als auch die beschichteten Werkzeugwerkstoffe auf die benötigten Abkühlgeschwindigkeiten hin qualifiziert. Weiterhin wird der Einfluss des Beschichtungssystems hinsichtlich Reibungs- und Verschleißverhalten in einem Versuchswerkzeug überprüft. Im Anschluss daran werden die gewonnen Erkenntnisse in Presshärteprozesse für die Blech- und für die Blechmassivumformung umgesetzt und hinsichtlich des Verschleißverhaltens beurteilt. Neben einer Verlängerung der Standzeit der Werkzeuge und der damit verbundenen Reduzierung der Nacharbeitsintervalle werden weiterhin Potentiale zur Kostenreduktion durch eine verbesserte Maßhaltigkeit und Formgenauigkeit der Bauteile genutzt.