Mit Laser und Keramikpartikeln die Blechumformung optimieren
Reibwertvergleich dispergierter und nicht dispergierter Modellwerkzeuge im Streifenziehversuch
Ein am LZH entwickeltes Verfahren ermöglicht höhere Standzeiten für Umformwerkzeugen. Keramikpartikel werden in die laserinduziert aufgeschmolzene Werkzeugoberfläche eingebracht, die zu einer Produktivitätssteigerung führen.
Die Standmenge bzw. die Standzeiten von Umformwerkzeugen werden maßgeblich von deren Werkstoffeigenschaften beeinflusst. Aufgrund der hohen Werkstoffaffinität von Aluminium zu Stahl führt die Umformung von Aluminiumblechen mit Umformwerkzeugen aus Stahl zu Adhäsionsverschleiß am Werkzeug, oder bei der Verwendung von höherfestem Stahl vorrangig zum Abrasivverschleiß. Der Werkzeugverschleiß führt zu Kaltaufschweißungen im Bereich der Ziehkanten und bewirkt eine Erhöhung der Umformkraft bzw. Reibwerte und dadurch eine Verringerung der Werkzeugstandzeit sowie Beschädigungen an der Werkstückoberfläche.
Ein am Laser Zentrum Hannover e.V. entwickeltes Verfahren ermöglicht die Modifizierung von Umformwerkzeugen hinsichtlich der Minderung von Adhäsiv- sowie Abrasivverschleiß bei minimalem Bauteilverzug. Bei diesem Verfahren werden Keramikpartikel bis zu 0,1 mm tief in die laserinduziert aufgeschmolzene Werkzeugoberfläche eindispergiert. Während die Keramikpartikel gute Verschleißeigenschaften und eine geringe Adhäsion gegenüber Aluminium aufweisen, gewährleistet der Werkzeuggrundwerkstoff eine ausreichende Duktilität. Die Laserbearbeitung erfolgt lokal in den verschleißbeanspruchten Werkzeugbereichen. Durch die erzielbare hohe Oberflächengüte nach der Laserbehandlung reduziert sich die Nachbearbeitung auf Härten des Werkzeugs und Schleifen bzw. Polieren der Oberflächen.
Untersuchungen an Modellwerkzeugen in einer Streifenziehanlage, die am Institut für Produktionstechnik der TU Dresden durchführt wurden, ergaben gegenüber einem standardgehärteten Werkzeug eine Verlängerung der Standzeit bei Aluminiumblechen bis auf das Dreifache. Weitere Vorteile des Laser-Dispergierens von Keramikpartikeln in die Oberfläche von Umformwerkzeugen liegen in der Reduzierung der Schmierstoffmenge und des Reibwertes, wodurch sich eine Produktivitätssteigerung ermöglichen lässt.
Dieses Projekt wurde durch die AiF in Zusammenarbeit mit der EFB unterstützt.
Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist eine durch Mittel des niedersächsischen Ministeriums für Wirtschaft, Technologie und Verkehr unterstützte Forschungs- und Entwicklungseinrichtung auf dem Gebiet der Lasertechnik.
Für mehr Information:
Laser Zentrum Hannover e.V.
Herr Michael Botts
Hollerithallee 8
D-30419 Hannover
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