Für moderne Umformwerkzeuge ist Verschleißschutz unverzichtbar

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Schutzschichten für diese Werkzeuge müssen eine hohe Oxidationsbeständigkeit und gute Wärmeleitfähigkeit haben. Zur Anwendung kommen daher 3 bis 5 µm dicke PVD-Hartstoffschichten mit hohem Aluminium- und Chromanteil.

PVD-Hartstoffschichten können Oxidationen bis etwa 900 °C standhalten

Diese Schichten halten Oxidationen bis etwa 900 °C stand und ermöglichen eine Warmhärte von etwa 3000 HV0,05. Aufgrund dieser Eigenschaften kann der Matrizen- und Stempelverschleiß durch Oxidation, Adhäsion oder Abrieb merklich vermindert werden.

In Abhängigkeit von der Werkzeugauslegung kann beim Presshärten auch das Auftragschweißen einer rund 2 mm dicken Eisenbasislegierung mit einer Härtesteigerung auf etwa 58 HRC angewendet werden. Das Ergebnis ist sehr temperaturbeständig, liefert zudem einen guten Verschleißschutz. Die sehr gute Wärmeleitfähigkeit der Eisenbasislegierung bei höheren Temperaturen ermöglicht eine merkliche Reduzierung der Zykluszeiten.

DLC-Schichten bei Aluminiumteilen schließen Kaltverschweißungen aus

Wegen der Anforderungen im Leichtbau werden formgenaue Pkw-Außenhaut-Teile heute oft aus Aluminiumblechen hergestellt. Das Hauptproblem bei der Herstellung dieser Blechteile liegt in der ausgeprägten Neigung von Aluminium zum Kaltverschweißen mit Werkzeugstahl.

Dadurch besteht die Gefahr, dass beim Umformen und Scherschneiden dünne Aluminiumplättchen „abgeschert“ werden, sogenannte Flitter. Diese Abscherungen können die Oberfläche des Blechteils unbrauchbar machen. Erste Maßnahme dagegen ist eine Hochglanzpolitur der aktiven Werkzeugbereiche, was insbesondere bei den scharfkantigen Schneidsegmenten hohes handwerkliches Können erfordert (Bild 4).

DLC-Schutzschichten verhindern Abscherungen und Kaltaufschweißungen

Als Schutzschichten zur Verhinderung von Abscherungen und Kaltaufschweißungen werden heute sehr wirkungsvoll DLC-Schichten eingesetzt. Solche amorphen Kohlenstoffschichten haben von allen gängigen Beschichtungen die geringste Klebeneigung bei Kontakt mit Aluminium.

Die Haftfestigkeit der DLC-Schichten ist zwar merklich niedriger als diejenige der metallischen Hartstoffschichten, weil jedoch die Flächenpressungen bei diesen Anwendungen nicht extrem hoch sind, reicht sie völlig aus. Derart beschichtete Schneidsegmente erbringen hohe Standmengen und eine sehr gute Prozesssicherheit.

Weil die Werkzeugbeschichtung in der Praxis der letzte Schritt vor Beginn der Serienfertigung ist, muss dieser Prozess absolut termingerecht abgewickelt werden. Die zu beschichtenden Werkzeuge sind außerdem häufig sehr aufwendig hergestellte Unikate. Folglich hätten Fehler oder Verzögerungen bei der Bearbeitung gravierende Auswirkungen.

Beschichter von Umformwerkzeugen oder Schneidwerkzeugen muss Technik beherrschen

Für die Beschichtung hochbelasteter Umform- oder Schneidwerkzeuge muss ein kompetenter Dienstleister deswegen alle aufgeführten Techniken sicher beherrschen. Hierzu sind gute Kenntnisse im Bereich der Werkstoffwissenschaften genauso wichtig wie etwa die Beherrschung der modernen PVD-Prozesstechnik und die handwerkliche Präzision beim Polieren und Montieren. Nur mit gut ausgebildeten und erfahrenen Mitarbeitern können die komplexen Dienstleistungen sicher und zur Zufriedenheit der Auftraggeber ausgeführt werden.

Dr. Eckart Voss ist Anwendungsspezialist der Eifeler Werkzeuge GmbH, 40595 Düsseldorf.

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