| Titel | Tribologisches Einsatzverhalten von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC) auf Werkzeugstahl gegenüber Stahl- und Aluminiumblechwerkstoffen für Trockentiefziehprozesse |
| Autor | Rong Zhao, Stephan Tremmel, Sandro Wartzack |
| Infos zum Autor | Lehrstuhl für Konstruktionstechnik Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) Martensstraße 9 91058 Erlangen Telefon: +49 (0) 9131 85 25427 Telefax: +49 (0) 9131 85 27988 E-Mail: zhao@mfk.fau.de Web: www.mfk.fau.de |
| Inhalt | Zusammenfassung Aufgrund des wachsenden Umweltbewusstseins und begrenzter Erdölressourcen wird eine Reduzierung von oder sogar der komplette Verzicht auf Schmieröl bei Umformprozessen angestrebt. Dadurch wird der kostenintensive und teils umweltschädliche Arbeitsschritt zur Entfernung des auf dem Blech verbleibenden Schmieröls eingespart. Im Rahmen dieses Beitrags werden wolframmodifizierte wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschichten (a-C:H:W) und tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschichten (ta-C) als zwei potenzielle Kandidaten für die Beschichtung von Tiefziehwerkzeugen für die Trockenumformung untersucht. Hauptziel ist es, adhäsiven Materialübertrag, insbesondere bei Aluminiumlegierungen, auf die Werkzeugoberfläche zu minimieren. Hierzu wurden a-C:H:W- und ta-C-Dünnschichten auf gehärteten Werkzeugstahloberflächen (1.2379, 60 HRC) abgeschieden. Anschließend wurden die Schichten hinsichtlich ihrer Schichtdicke, mechanischen Eigenschaften sowie Oberflächentopographie charakterisiert. Das Verschleißverhalten im trockenen Gleitkontakt gegenüber den Blechwerkstoffen DC04 (verzinkt), AA6014 und AA5182 wurde mittels eines Ring-Scheibe-Tribometers geprüft. Während des Laufs wurden unterschiedliche dominierende Verschleißmechanismen beobachtet, die wiederum die Reibungszahlen stark beeinflussen. Eine wesentliche Einflussgröße stellt die Oberflächenrauheit der Werkzeugoberflächen nach dem Beschichtungsprozess und im Weiteren die Verhakung der Rauheitsspitzen im weichen Blechmaterial (Zink, Aluminium) dar. Abstract Due to growing environmental awareness and global limited oil resources, an innovated forming process with a reduction or even completely abandonment of lubricants in the metal-forming process is desired. The disadvantages of the traditional forming process are, on one side, the cost-intensive and environmental polluted work step to remove the remaining lubricant on the formed workpiece, on the other hand, the requirement of a large amount of lubricant oils. In this work tungsten modified hydrogenated amorphous carbon coatings (a-C:H:W) and tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon coatings (ta-C) as two potential candidates for dry forming tools would be tested. Besides the control of material flow, another task of the DLC coatings is to minimize the adhesive wear on the tool surface, especially the severe aluminum adhesion. For this purpose a-C:H:W and ta-C coatings were deposited on tool steel substrate (1.2379, 60 HRC). Both DLC coatings were then characterized concerning their thickness, mechanical properties and surface roughness. Their wear behavior in the dry sliding contact was investigated against sheet materials DC04 (galvanized), AA6014 and AA5182 using a ring-on-disc tribometer. During the sliding process different wear mechanisms were observed, which in turn affects the coefficient of friction. An important reason for this is the increasing surface asperities during the deposition process and subsequently the sharp tips interlock with soft sheet material, e.g. zinc, aluminum. |
| Datum | 2015 |
