Schutzschichten von Umformwerkzeugen mit guten Gleiteigenschaften reduzieren den Schmiermittelverbrauch. Zudem ermöglichen sie die Herstellung komplexer Geometrien.
Schutzschichten erhöhen die Standzeiten von Umformwerkzeugen. Durch solche Hochleistungsschichten sinken nicht nur die Kosten für die Werkzeugpflege. Auch die Stillstandzeiten der Anlagen lassen sich reduzieren, und die Prozesssicherheit steigt. Bisher war der Werkzeugverschleiß beim Massivumformen ein kritischer Punkt. Der hohe punktuelle Druck, der beim endformnahen Umformen auftritt, beansprucht Formen und Werkzeuge stark. Die Tendenz zu Kaltverschweißungen erfordert regelmäßige Nacharbeit und kann sogar dazu führen, dass das Werkzeug ersetzt werden muss.
Die von der Plasmotec GmbH & Co. KG, Rheinbreitenbach, entwickelte Schicht HCB Plus verbindet den Verschleißschutz von Superhartstoff-Schichten mit den sehr guten Gleit- und Reibeigenschaften einer Feststoffschmierschicht. Die Kombination aus Gleitschicht und Superhartstoff bietet nach Angabe des Unternehmens einen guten Schmiereffekt und schützt gleichzeitig zuverlässig vor Verschleiß. Kaltaufschweißungen sowie chemische und mechanische Abrasion sollen deutlich vermindert werden. Zudem reduzieren die günstigen Gleiteigenschaften der Schichten den Schmiermittel-Verbrauch und die damit verbundenen Kosten.
Auf Wunsch entwickelt Plasmotec in Zusammenarbeit mit dem Kunden Schichten, die auf die jeweiligen Anwendungen abgestimmt sind. Möglich wird das durch Anlagen vom Typ CC 800 RF des Herstellers Ceme Con aus Würselen. In ihnen lassen sich alle Prozessparameter leicht optimieren und eine gleichbleibend hohe Schichtqualität erreichen. Als Schichtmaterial setzen die Rheinbreitbacher unter anderem TiAlN ein, das sie im PVD-Verfahren aufbringen, bei einer Beschichtungstemperatur von rund 450 °C. Die Schichtdicke beträgt 4 bis 5 mm.
Beim Blechumformen kommen im Zuge des Leichtbaus in vielen Branchen Stahlbleche mit einer höheren Festigkeit oder Aluminium zum Einsatz. Sehr gute Schmiereigenschaften der Werkzeuge sind hier unerlässlich, um Bauteile mit einer guten Oberflächenqualität herstellen zu können. Ähnliche Anforderungen gelten beim Umformen bereits beschichteter Bleche oder von Teilen mit komplexen Geometrien. Für einen Kunden, der Spülsysteme und Vorwandinstallationsanlagen für Sanitärinstallationen fertigt, entwickelten die Oberflächenspezialisten aus Rheinbreitbach daher eine antiadhäsive Multilayerschicht, die auf die höheren Adhäsionskräfte von Aluminium abgestimmt ist und dennoch hohe Umformkräfte aushält. Neben deutlich besseren Werkstückoberflächen ermöglicht sie eine bis zu fünfmal höhere Lebensdauer der Werkzeuge.
Eine um rund siebenmal höhere Standmenge brachte eine Schicht auf TiAlN-Basis auch beim Kaltmassivumformen. War das unbeschichtete Werkzeug teilweise schon nach 4000 Bauteilen verschlissen, so konnte durch die Beschichtung die Stückzahl auf rund 29 000 erhöht werden. hw
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