Entwicklungen beim Presshärten – Konzepte und Lösungen

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Schages GmbH & Co.KG

Weil Technology GmbH

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU

Das entwickelte Versuchswerkzeug bietet weiterhin die Erprobung innovativer Prozessstrategien, wie zum Beispiel des Tailored Tempering. Diese intelligente Wärmebehandlungsstrategie zeichnet sich dadurch aus, dass das Werkzeug partiell beheizt wird. Während der Werkstoff im beheizten Werkzeugsegment einer verringerten Abkühlgeschwindigkeit unterworfen ist und somit Bainit/Ferrit entsteht, wird im gekühlten Werkzeugsegment durch die hohe Abkühlgeschwindigkeit Martensit gebildet. Den dadurch erzielten Kundennutzen hinsichtlich verbesserter Crashperformance und der Erweiterung des Leichtbaupotenzials stellte Dr.-Ing. Franz-Josef Lenze im zweiten Teil seines Vortrages zum partiellen Formhärten heraus.

Einsatz der PVD-Beschichtungen vermeidet Aufschweißen des unbeschichteten 22MnB5 auf das Werkzeug

Die Werkzeugtribologie ist eine Prozessstellgröße mit sowohl großem Einfluss auf das Umformergebnis als auch auf den Werkzeugverschleiß. Probleme in der Serienfertigung sind zum Beispiel das Anhaften der Aluminium-Silizium-Blechbeschichtung (AlSi) auf der Werkzeugoberfläche oder Ermüdungserscheinungen durch thermische Wechselbeanspruchungen, die sich in Ausplatzungen und Rissen äußern.

Mit dem temperierten Streifenziehversuch mit 90°-Umlenkung und Plastifizierung des Blechwerkstoffes wurden der unbeschichtete, der x-tec- (registered trademark) und der AlSi-beschichtete Grundwerkstoff sowie verschiedene Hartstoffschichten (beispielsweise CrVN, TiNbAlN) als Werkzeugbeschichtungen analysiert. Die Ergebnisse der tribologischen Untersuchungen zeigen zum Beispiel, dass durch den Einsatz der PVD-Beschichtungen ein Aufschweißen des unbeschichteten 22MnB5 auf das Werkzeug vermieden werden kann (Bild 7).

Verbesserter Verschleißschutz durch laserbasierte Oberflächzenbehandlung

Zur Verbesserung des Verschleißschutzes komplexer Werkzeuge stellte Daniel Heinen, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT), mehrere laserbasierte Verfahren zur Oberflächenbehandlung vor. So lassen sich beispielsweise durch Laserlegieren und Laserdispergieren bei Werkzeugen lokal verbesserte Verschleißeigenschaften durch die Erhöhung der Oberflächenhärte erzielen.

Auch die Blechbeschichtung ist ein wichtiger Faktor im Tribosystem und besitzt einen signifikanten Einfluss auf die finalen Eigenschaften des Bauteils. Die neue, durch Thyssen-Krupp entwickelte und vorgestellte Beschichtung Gammaprotect (registered trademark) gewährleistet nicht nur den Schutz vor Verzunderung, sondern zeichnet sich auch durch eine hohe Serientauglichkeit und gute Umformbarkeit aus. Zudem erweitert Gammaprotect das Spektrum am Markt verfügbarer Beschichtungen für das direkte Presshärten um den kathodischen Korrosionsschutz des Bauteils.

Energie- und Materialflussbilanzierung schaffen Vergleichbarkeit

Zur quantitativen Bewertung von Prozessen und Prozessketten hinsichtlich Energie- und Ressourceneffizienz wurde eine Prozedur zur Energie- und Materialflussbilanzierung (PEMB) entwickelt. Diese Methode ermöglicht die Vergleichbarkeit von Prozess- und Prozesskettenvarianten und somit deren Energie- und Ressourceneffizienz.

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