Untersuchungen zum Einsatz von metallhaltigen DLC-Schichtsystemen als Verschleißschutzmaßnahme für Schmiedegesenke

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens; Professor Dr. Günter Bräuer
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283898001

Der Schwerpunkt des beantragten Forschungsvorhabens liegt in einer Weiterentwicklung von DLC-Beschichtungen mit dem Ziel der Qualifizierung dieser für Anwendungen als Verschleißschutzsystem für Werkzeuge der Warmmassivumformung. Es konnte bereits nachgewiesen werden, dass eine Dotierung von DLC-Beschichtungen zu einer deutlichen Steigerung der thermischen Beständigkeit beitragen kann. So konnte mittels DLC-Beschichtungen der Verschleiß von Werkzeugen für die Halbwarmmassivumformung deutlich gesenkt werden. Anhand bereits durchgeführter Voruntersuchungen konnte weiterhin belegt werden, dass eine Dotierung von DLC-Beschichtungen mit einer metallhaltigen Komponente zu einer für einen Warmumformprozess ausreichenden thermischen Beständigkeit im Serien-einsatz führt.Im beantragten Vorhaben sollen zunächst unterschiedliche metallhaltige Kohlenstoffsysteme (a-C:H:Me-DLC) sowohl mit als auch ohne Haftvermittlerschicht (z. B. CrN) auf nitrierten Testsubstraten abgeschieden werden. Die Schichteigenschaften werden dann grundlegend charakterisiert und es wird eine Auswahl von Varianten für nachfolgende Untersuchungen unter Realbedingungen der Warmmassivumformung getroffen. Es werden Reibfaktoren ermittelt sowie anhand von unterschiedlichen Modellschmiedeprozessen die Verschleißeigenschaften der Beschichtungen analysiert.In den geplanten Serienschmiedeversuchen soll eine grundlegende, prozessübergreifende Untersuchung der Beschichtungen erfolgen. Dies ist notwendig, um eine möglichst umfassende Bewertung der Eignung der Beschichtungssysteme auch ohne Versuche im industriellen Umfeld durchführen zu können. Zu diesem Zweck werden neben Ringstauchversuchen zur Ermittlung von Reibfaktoren drei grundverschiedene Schmiedeprozesse mit unterschiedlichen, für Schmiedeprozesse typischen Belastungsarten verwendet. Die Gesenke werden mit definierten Schmiedezyklen belastet und mit einem feinen Messintervall werden die entstehenden Verschleißmechanismen untersucht. Anhand von zerstörungsfreien und zerstörenden Analyseverfahren wird eine detaillierte Ermittlung vorliegender Verschleißmechanismen qualitativ und quantitativ ermöglicht.Mit Abschluss des Vorhabens werden erstmalig aussagekräftige Ergebnisse zur Eignung dotierter DLC-Beschichtungen als Verschleißschutzsystem für Warmmassivumformwerkzeuge vorliegen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: Leistritz Turbinentechnik GmbH