Entwicklung eines optimierten Kühl-/Schmierkonzeptes für keramisch beschichtete Umformwerkzeuge

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Subject Area: Primary Shaping and Reshaping Technology, Additive Manufacturing
• Term: from 2008 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 75855677

Schmiedegesenke sind prozessbedingt hohen mechanischen, thermischen und tribologischen Beanspruchungen ausgesetzt. Diese im Betrieb typischerweise zyklisch auftretenden Beanspruchungen führen zu einem stetigen Verschleiß der Werkzeugoberfläche und letztendlich zum Ausfall der Gesenke. Durch den Einsatz keramischer Beschichtungen konnte das Verschleißverhalten von Gesenken bereits nachweislich verbessert werden. Die hohen Prozesstemperaturen erfordern ein Kühlen der Werkzeuge. Aufgrund der werkstoffspezifisch geringen Wärmeleitfähigkeit weisen keramische Werkstoffe eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber schlagartigen Temperaturwechseln auf. Die durch konventionelle Kühlmethoden verursachten Thermoschocks führen zur fortlaufenden Schwächung keramikbasierter Verschleißschutzschichten durch Rissinitiierung. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die Erhöhung der Standmenge keramisch beschichteter Gesenke durch Entwicklung eines angepassten Kühl-/ Schmierkonzeptes zur Vermeidung des Thermoschocks. In den Arbeiten des ersten Antragzeitraumes konnte in Laborversuchen gezeigt werden, dass die möglichen Kombinationen der Sprühparameter aus Temperatur, Düsenabstand zur Werkzeugoberfläche, Sprühdauer, Sprühdruck sowie Düsengeometrie eine gezielte Anpassung der Abkühlung möglich macht und somit ein schonender Kühlprozess für keramisch beschichtete Werkzeugoberflächen realisierbar ist. In den beantragten Arbeitspunkten sollen diese Laborversuche weitergeführt und ausgebaut werden. Darüber hinaus soll ein elektrostatisches Schmierkonzept in Verbindung mit der erarbeiteten Abkühlstrategie der Schmiedegesenke aufgebaut und erprobt werden, um Gesenke, die vom Institute for Sustainable Technologies (ITeE) keramisch beschichtet werden, in Langzeitversuchen einzusetzen.

• DFG Programme: Research Grants
• International Connection: Poland
• Participating Person: Professor Adam Mazurkiewicz, Ph.D.