Application based multi-layer coatings for cold forging tools and their validation by innovative test procedures (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.-Ing. Marion Merklein
Institute of Manufacturing Technology
Prof. Dr. Peter Greil
Lehrstuhl für Glas und Keramik, Technische Fakultät
Project details
Short description
Short description
The high tribological loads in cold forging processes often cause an early tool failure. The aim of the project is to achieve a considerable shift in tool life by PVD-multilayer coatings, which are applied according to the application and loads of the processes. For the determination of the loads on the tools FE-simulations are carried out. The contact normal stresses and the sliding distances of the processes are calculated since they were identified as the main factors of the tribological loads in cold forging. To investigate the efficiency of the coatings their mechanical and tribological properties are determined. Wear behavior of the coated tools is characterized in a combined punching-forward extrusion test and in industrial applications. The results are summarized in guidelines for the application adjusted selection of multilayer coatings.
Scientific Abstract
In der Kaltmassivumformung tritt aufgrund der hohen tribologischen und mechanischen Beanspruchung Verschleiß an den Werkzeugen auf. Die Verschleißerscheinungen beeinträchtigen die Oberflächengüte des Werkstücks und führen zum frühzeitigen Ausfall des Werkzeugs. Zur Erhöhung der Standzeiten der Werkzeuge werden bisher überwiegend Monolagenschichten eingesetzt, die nur unzureichend auf einzelne Anwendungsfälle abgestimmt werden können. Ziel des Teilprojekts ist es deshalb, durch den Einsatz neuartiger Mehrlagenbeschichtungen die Schichteigenschaften gezielt an die Anforderungen der unterschiedlichen Beanspruchungsfälle anzupassen. Dabei sollen Richtlinien entwickelt werden, die eine anwendungsangepasste Schichtauswahl ermöglichen. Um die Leistungsfähigkeit der Beschichtungen zu testen, werden ausgewählte Mehrlagenbeschichtungen bezüglich ihrer Reib- und Verschleißeigenschaften untersucht. Dabei kommen innovative Prüfverfahren wie der Double Cup Extrusion-Test zur Reibfaktorbestimmung und ein kombinierter Schneid-Schicht-Fließpressversuch zur Verschleißbestimmung zum Einsatz. Bei erfolgreicher Durchführung des Vorhabens stehen neuartige Mehrlagenbeschichtungen zur Verfügung, die anwendungsbezogen eingesetzt werden können. Durch die Erhöhung der Werkzeuglebensdauer können die Produktionskosten gesenkt werden und die Qualität der Bauteile verbessert werden. Zudem werden die Prozessgrenzen erweitert, wodurch die Herstellung komplexerer Bauteile überhaupt erst ermöglicht wird.