Lehrstuhl für Fertigungstechnologie, Universität Erlangen-Nürnberg

Ermüdungsbruchversagen hartstoffbeschichteter Werkzeugstähle in der Kaltmassivumformung



Datum: 26.07.2000


Autor


Berichterstatter

  • Prof. Dr.-Ing. M. Geiger
  • Prof. Dr.-Ing. K. Kuzman, University of Ljubljana / Slowenien

Der Einsatz moderner Hartstoffschichten bietet ein erhebliches Potenzial zur Erhöhung der Werkzeugstandzeiten, sofern der Verschleiß die dominierende Versagensursache darstellt. Gerade in der Kaltmassivumformung wird die Werkzeuglebensdauer aber oft durch Werkstoffermüdung und die daraus resultierende Rissinitiierung bzw. -ausbreitung begrenzt. Im Mittelpunkt der Dissertation steht die Frage, inwiefern verschiedene Hartstoffbeschichtungen das Ermüdungsbruchversagen von Werkzeugstählen beeinflussen. Die Ergebnisse von Grundlagenversuchen zur Zeit- und Dauerfestigkeit unter zyklischer Belastung führen zu Erkenntnissen, welche Eigenschaften (v.a. Eigenspannungen und Oberflächentopographie) des Schicht-Substrat-Verbundes dessen Beanspruchbarkeit in welcher Weise beeinflussen. Untersucht wurden hierzu ein Kaltarbeitsstahl (X 155 CrVMo 12 1) und ein Schnellarbeitsstahl (S 6-5-2) mit verschiedenen PVD- und CVD-Beschichtungen. Die experimentelle und numerische Analyse des Eigenspannungszustandes in Schicht und Substrat liefert Rückschlüsse auf die Beanspruchung. Damit weist die Arbeit zum einen auf die wesentlichen Faktoren hin, die zu einer Beeinflussung der Zeit- und Dauerfestigkeit hartstoffbeschichteter Werkzeugstähle führen. Zum anderen werden Maßnahmen der Oberflächen- und Beschichtungstechnik aufgezeigt, um die Gefahr vorzeitigen Ermüdungsbruchversagens zu reduzieren. Anhand von Standmengenuntersuchungen für Fließpressstempel wird demonstriert, wie die Lebensdauer durch eine Duplexbehandlung (Plasmanitrieren mit nachfolgender PVD-Beschichtung) erfolgreich verbessert werden kann.