Für moderne Umformwerkzeuge ist Verschleißschutz unverzichtbar

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Zu beachten ist allerdings für Werkzeuge aus Werkzeugstahl, dass nach dem Hochtemperaturbeschichten das komplette Werkzeug nochmals im Vakuum nachgehärtet und angelassen werden muss. Bei den üblicherweise eingesetzten Stahlqualitäten 1.2379, den HSS- und PM-Güten, können sich dadurch Maßänderungen ergeben. Des Weiteren besteht Verzugsgefahr. Dies muss bei der Auswahl dieses Verfahrens im Bezug auf Toleranzen und Geometrie der Werkzeuge beachtet werden.

Umformwerkzeuge für größere Blechteile werden in Segmenten beschichtet

Werkzeuge für größere Blechteile sind häufig segmentiert (Bild 2). Nach dem „Abpressen“ der ersten Musterteile gehen derartige Werkzeuge im zusammengebauten Zustand zum Beschichter. Dort wird der Arbeitsbereich des Werkzeugs beschichtungs- und umformgerecht poliert. Nach der Demontage erfolgt die Beschichtung im PVD- oder CVD-Verfahren.

Das anschließende passgenaue Montieren der Segmente ist ein wesentlicher Arbeitsgang, bevor dann die Endpolitur erfolgt. Der Kunde erhält infolgedessen ein für die Serienfertigung präpariertes Werkzeug einsatzfertig an die Presse geliefert.

Umformwerkzeuge erhalten Feststoff-Schmierschicht für bestimmte Anwendungen

Für bestimmte Aufgaben hat sich die Anwendung einer reibungsreduzierenden Feststoff-Schmierschicht auf Basis von MoS2 bewährt. Diese relativ weiche Schicht wird im PVD-Verfahren auf eine zuvor erzeugte Hartstoffschicht aufgebracht.

Die Hartstoffschicht liefert den Schutz gegen Abrasion, die Schmierstoffschicht reduziert dagegen den Reibungskoeffizienten erheblich, zum Beispiel auf kleiner 0,1 bei Stahlblechen als Reibungspartner. MoS2 begünstigt das Fließverhalten des Bleches. In einigen Fällen ist dadurch eine Reduzierung der Schmierung möglich.

Laser verbessert Verschleißschutz bei Großwerkzeugen aus Gussblöcken

Große Umformwerkzeuge sind oft in einem Block gegossen, sodass sie nicht mehr in die Vakuumkammern für eine PVD- oder CVD-Beschichtung passen. In solchen Fällen ist ein selektives Verstärken der Zieh- oder Biegeradien mittels Laserhärten oder Laserauftragsschweißen Stand der Technik (Bild 3).

So ermöglicht die CNC des Laserkopfes, die Verschleißfestigkeit im oberflächennahen Bereich (typisch: 0,8 bis 1,5 mm Tiefe) konturgerecht und reproduzierbar in den hochbeanspruchten Zonen der Werkzeuge zu erhöhen. Die Zähigkeit des Grundwerkstoffes bleibt erhalten. Nach dem Auftragsschweißen erfolgt das Schleifen auf Sollmaß und abschließend ein Polieren des Arbeitsbereiches.

Oxidations- und Wärmeverhalten sind für das Presshärten wesentlich

Um Blechteile mit maximaler Zugfestigkeit herzustellen, setzt man vermehrt auf das sogenannte Warmumformen oder Presshärten. Bei diesem Verfahren werden im Glühofen auf etwa 900 °C vorgewärmte Bleche ins Werkzeug gelegt und umgeformt. Durch Kontakt mit den gekühlten Werkzeughälften kühlen die Blechteile schnell ab, sodass eine Umwandlung von Austenit in Martensit erfolgt. Dadurch lassen sich Blechteile mit einer Zugfestigkeit bis etwa 1500 MPa herstellen.

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