Analyse der entladeimpulsabhängigen Oberflächenintegrität funkenerodierter Gesenkformeinsätze aus Hartmetall und ihrer Auswirkungen auf die tribologischen Eigenschaften und das resultierende Ermüdungsverhalten

 

Hartmetalle besitzen aufgrund ihrer großen Verschleißfestigkeit und erhöhten Druckfestigkeit ein wachsendes Potential als Werkzeugwerkstoff in der Umformtechnik. Sie zeichnen sich durch eine gegenüber Stahlwerkstoffen gesteigerte Härte und eine gleichzeitig gegenüber Keramiken gesteigerte Biegebruchfestigkeit aus. Die Biegebruchfestigkeit stellt in diesem Zusammenhang eine wesentliche Werkstoffkenngröße zur Werkzeugauslegung dar, da Biegebeanspruchungen häufig versagenskritisch sind. Der weiteren Verbreitung von Hartmetallen als Werkzeugwerkstoff für standmengenbestimmende Aktivelemente in der Umformtechnik stehen allerdings neben den hohen Material- insbesondere hohe Bearbeitungskosten sowie fehlende Kenntnisse zum konkreten Betriebsverhalten sowie der anzuwendenden Auslegungsvorschriften entgegen. Eine Schlüsseltechnologie für die formgebende Herstellung von Gesenkformeinsätzen aus Hartmetall stellt aufgrund der spezifischen Werkstoffeigenschaften - einer schweren Zerspanbarkeit aber auch einer elektrischen Leitfähigkeit - die funkenerosive Bearbeitung dar. Allerdings zeigen bearbeitete Hartmetallwerkzeuge oft eine Belastbarkeit, die hinter den Erwartungen zurück bleibt. Als Grund hierfür wird angenommen, dass die Bearbeitung noch nicht so weit erforscht und entwickelt ist, dass die prozessseitig eingestellten Eigenschaften der Werkzeugoberflächen den Ansprüchen, die sich aus dem Anforderungsprofil ableiten, genügen. Andererseits zeigen die im Stand der Technik und den eigenen Vorarbeiten dargestellten Ergebnisse, dass durch die richtige Prozessauslegung der gesamten Prozesskette die finale Bauteilfestigkeit gezielt und signifikant gesteigert werden kann. Die Zielsetzung des Projektes beinhaltet die wissenschaftlich fundierte und strukturierte Analyse des Einflusses der entladeimpulsabhängigen Oberflächenintegrität ausschließlich der Funkenerosion (Makrosenkerosion) auf das resultierende tribologische und mechanische Bauteilverhalten von zwei repräsentativen Hartmetallwerkstoffen. Hierbei handelt es sich um feinkörnige Ausführungen mit normalem Bindephasenanteil und einer Variante, die als quasi bindemittelfrei bezeichnet wird. In einem ersten Schritt soll der Einfluss unterschiedlicher Entladeenergieniveaus unter der gezielten Berücksichtigung der weiteren Prozess- und Generatorparameter (Spülbedingungen, Pausendauern, Tastverhältnis,etc.) heutiger Hochleistungsgeneratortechnologie erforscht und mit der resultierenden Oberflächenintegrität korreliert werden. Die hierzu spezifisch notwendigen Beschreibungskriterien sollen dazu zunächst aus dem Abgleich mit etablierten Ansätzen aus Forschung und Industrie abgeleitet werden. Da die mechanischen Eigenschaften eines funkenerosiv hergestellten Hartmetallbauteils nicht nur von der aus dem letzten Bearbeitungsschritt resultierenden Oberflächenrauheit sondern darüber hinaus von den vorgelagerten Prozessstufen abhängig ist, bedarf es hier einer besonderen Fokussierung der Forschungsarbeiten.

http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/290130034
Förderung seit 2016



 

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Lothar Chrubasik, M.Sc.
 
Cluster Produktionstechnik 3A 230
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