Optimierung von Umformwerkzeugen mittels Laserstrahl-Dispergieren von Keramikpartikeln

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Ein Verfahren wurde entwickelt, um Zr2O3-Y2O3-Keramikpartikel mittels temperaturgeregeltem Laserstrahl-Dispergieren in die Werkstoffe 1.2379 und GJS-700-2 einzubringen. Ziel war die Verringerung der Reibung und die Erhöhung der Werkzeugstandzeit bei der Blechumformung von Aluminium- und hochfesten Stahlblechen. Am LZH wurde ein Prozessparameterfeld für das Laserstrahl-Dispergieren ermittelt. Das Verfahren wurde auf Modell- und Praxiswerkzeuge übertragen, die von Projektpartnern hinsichtlich ihres Verschleißverhaltens untersucht wurden. Die Umformversuche fanden unter praxisrelevanten Bedingungen am Institut für Produktionstechnik der TU Dresden statt, wo die Modellwerkzeuge vergleichend charakterisiert wurden. Der systematische Vergleich der Werkzeug- und Werkstückcharakteristiken ermöglichte die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Werkzeugalternativen (GJS-700-2/1.2379). Besonders bei Edelstählen und Aluminiumlegierungen kann durch das Dispergieren von Keramikpartikeln eine Vervielfachung der Lebensdauer und eine Verminderung der Reibung erwartet werden. Dies wurde für den 1.2379 in Kombination mit 1.4301 / Multidraw KTL N 60 und für den GJS-700-2 mit 6181A / Drylube C1 nachgewiesen. Bei geringen Flächenpressungen zeigen Kombinationen wie GJS-700-2 / H280 LA + ZE / Multidraw PL61 und 1.2379 / CP-W 800 / Multidraw KTL N 60 sinkende Reibwerte. Standmengenuntersuchungen an ausgewählten Werkstoffvarianten ergaben nach 50000 Hübe