Grundlagenuntersuchungen mikroskaliger Wirkzusammenhänge bei Herstellung, Beschichtung und Einsatz von Werkzeugen der Blechumformung
Final Report Abstract
Mit Hilfe des GK-REM können neue Erkenntnisse zum Material und Prozess gewonnen werden, indem ganze Bauteile oder sogar Prozesse im REM untersucht werden. Im Rahmen einer umfassenden Untersuchung zum Verschleißverhalten wurden die in-situ Verschleißtests auf einer lichtbogengespritzten NiCrBSi-Schicht und auf einer HVOF-gespritzten WC-12Co Schicht in einem Großkammer-Rasterelektronenmikroskop erfolgreich durchgeführt. Mit Hilfe der Online-Beobachtungen konnten die Details der kontinuierlichen Änderungen der Verschleißpur während des gesamten Verschleißtests Schritt für Schritt verfolgt werden. Der Verlauf und die Reihenfolge der Verschleißmechanismen konnte dadurch systematisch dokumentiert werden. In den Versuchen konnten so zahlreiche, teilweise unerwartete Verschleißerscheinungen bzw. –mechanismen erfasst werden. Ebenso ließen sich mit Hilfe des GK-REMs bei hohen Vergrößerungen hochaufgelöste Bilder der Oberflächenstrukturen mittels des selektiven Laserschmelzens hergestellten Strangpresswerkzeugen mit innenliegenden Kühlkanälen machen. Die Aufnahmen zeigten, dass bereits während des Herstellungsprozesses des Werkzeuges unerwünschte Poren durch nicht verschmolzene Werkstofftropfen entstehen. Das Aufschneiden des Werkzeugs erfolgte stichprobenartig, sodass in zukünftigen Arbeiten die generelle Verteilung der Poren im Werkzeug sowie deren Einfluss auf die Stabilität des Werkzeugs untersucht werden muss. Des Weiteren wurde bei 200-facher Vergrößerung die Schneidkante eines Werkzeugs für das trockene Scherschneiden untersucht. Aufgrund des Verzichts eines Schmiermittels ist das Werkzeug einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass aufgrund der geringen Hubzahl keine Verschleißerscheinung zu beobachten ist. Allerdings konnten kleinere Beschädigungen an der Werkzeugoberfläche detektiert werden, die jedoch nicht auf Verschleiß zurückzuführen sind. Bei noch ungenügender Positionierung können solche Beschädigungen durch hartes Aufschlagen des Stempels auf die Elemente der Schneidvorrichtung erfolgt sein. In zukünftigen Arbeiten sollen weitere Werkzeugwerkstoffe untersucht werden, wie z.B. pulvermetallurgisch hergestellte Stempel, welche ein anderes Verhalten erwarten lassen. Ferner wurde die Gefügestruktur elektromagnetisch umgeformter Werkstücke aus Edelstahl untersucht. Allerdings konnten die geplanten Untersuchungen nicht zielführend durchgeführt werden, da die Auflösung zum Untersuchungszeitpunkt nicht ausreichte. Aufgrund technischer Probleme hinsichtlich der Auflösung des Großkammer-Rasterelektronenmikroskops konnten diverse geplante Arbeiten nicht zielführend durchgeführt werden. So konnten beispielsweise die Charakterisierung der Mikrostruktur und des kristallinen Aufbaus von Spulenwindungen aus der Aluminiumlegierung AlSi10Mg nicht durchgeführt sowie ihr Einfluss auf elektromagnetisch umgeformte Bauteile nicht untersucht werden.
Publications
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