Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schutzschicht für Schmiedegesenke: Mit Carbon gegen den Verschleiß

27.10.2017

Stahl umformen und dabei das Gesenk so gut es geht vor Verschleiß schützen: Das ist das Hauptziel des Forschungsprojekts „Halbwarm DLC2“, an dem das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH gemeinsam mit dem Institut für Oberflächentechnik (IOT) der Technischen Universität Braunschweig forscht.

Je länger Maschinen und Werkzeuge halten, desto niedriger sind die Kosten für produzierende  Unternehmen. Darum wird ständig daran geforscht, Werkzeuge vor Abnutzung zu schützen. Eine Möglichkeit sind sogenannte Diamond-Like-Carbon-Schichten (DLC-Schichten), also Kohlenstoff-Schichten, die ähnlich hart sind wie Diamant. Sie eignen sich als Verschleißschutz für Schmiedewerkzeuge, insbesondere in der Halbwarmmassivumformung.


Schmiedegesenk aus dem Forschungsprojekt: Diamond-Like-Carbon-Schichten (DLC-Schichten) sollen vor Verschleiß schützen.

Foto: IPH


Detailaufnahme der Gesenkgravur: Um verschiedene DLC-Schichttypen zu untersuchen, nutzen die Forscher wechselbare Einsätze.

Foto: IPH

Die mit DLC beschichteten Schmiedegesenke zeigen einen geringeren Verschleiß als Gesenke ohne Schutzschicht. Das haben Wissenschaftler am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH bereits 2011 nachgewiesen. Im Fortsetzungsprojekt „Halbwarm DLC2“ will das IPH die Verschleißschutzschichten weiter untersuchen – gemeinsam mit dem Institut für Oberflächentechnik (IOT) der Technischen Universität Braunschweig.

Basierend auf den Erkenntnissen des Vorgängerprojekts gehen die Forscher nun vertieft den Fragen nach, in welcher Zusammensetzung die Schichten am besten vor Verschleiß schützen, welches Schmiermittel sich am besten eignet und wie der Verschleiß mit der Umformtemperatur zusammenhängt.

Das Halbwarmschmieden bewegt sich in einem Temperaturbereich von 600 bis 900 °C. Im Gegensatz zum Warmschmieden bei rund 1200 °C bietet es eine Reihe von Vorteilen. Dazu zählt insbesondere eine bessere und genauere Oberflächenstruktur der Bauteile. Um kälteren Stahl umzuformen, ist eine höhere Umformkraft notwendig, wodurch das Gesenk deutlich stärker mechanisch beansprucht wird. Gleichzeitig ist jedoch die thermische Belastung des Gesenks geringer und es wird eine höhere Bauteilqualität erreicht.

Durch die höhere mechanische Belastung verschleißen auch die Schmiedegesenke schneller und müssen häufiger ausgetauscht werden, das verursacht Kosten. Um die Wirtschaftlichkeit des Halbwarmschmiedens zu erhöhen, sollen künftig DLC-Schutzschichten zum Einsatz kommen, die den Verschleiß verringern und die Gesenke haltbarer machen. So können Unternehmen über einen längeren Zeitraum Bauteile mit hoher Genauigkeit und sehr guter Oberflächenqualität herstellen.

Im Projekt „Halbwarm DLC2“ schmieden die Forscher am IPH Kleinserien im halbwarmen Temperaturbereich und untersuchen diese anschließend. Wie lange eine DLC-Schicht hält, hängt neben der mechanischen Belastung stark von der Temperatur ab. Darum ist es für den Erhalt der Schutzschicht am besten, eine gleichmäßige Temperatur beizubehalten, die nur so hoch wie nötig ist. Innerhalb des Projekts entwickeln die Forscher deshalb zusätzlich eine Methode zur Temperaturmessung.

„Wir bewegen uns in einem Bereich von 600 bis 900 Grad Celsius“, sagt Jens Kruse, Maschinenbauingenieur und Mitarbeiter am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) gGmbH. „Bisher ermittelt man die Umformtemperatur meist optisch oder taktil, die Messungen sind häufig ungenau. Temperaturen während des Schmiedens direkt an der Gesenkoberfläche zu messen ist noch nicht verlässlich möglich.“

Um dies zu ändern, wollen die Forscher einen Dünnschichtsensor entwickeln, der direkt auf der Oberfläche des Gesenks angebracht werden kann. Mithilfe der Messdaten wollen die Forscher die Prozesstemperatur und den Verschleiß der DLC-Schicht in einen direkten Zusammenhang setzen.

Das Forschungsprojekt „Untersuchungen zur Vorformung von Stahl im Halbwarmtemperaturbereich mit modifizierten kohlenstoffbasierten Schichtsystemen (Halbwarm DLC2)“ ist Anfang August 2017 gestartet und läuft bis Ende Juli 2018. Gefördert wird das Projekt mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Weitere Informationen:

http://dlc2.iph-hannover.de Weitere Informationen zum Forschungsprojekt

Susann Reichert | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Carbon DLC-Schicht Gesenke IPH Schutzschicht Stahl Umformtemperatur Verschleiß

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Fachhochschule Südwestfalen entwickelt innovative Zinklamellenbeschichtung
13.07.2018 | Fachhochschule Südwestfalen

nachricht 3D-Druck: Stützstrukturen verhindern Schwingungen bei der Nachbearbeitung dünnwandiger Bauteile
12.07.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Optische Kontrolle von Herzfrequenz oder Insulinsekretion durch lichtschaltbaren Wirkstoff

17.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Umweltressourcen nachhaltig nutzen

17.07.2018 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Textilien 4.0: Smarte Kleidung und Wearables als Innovation

17.07.2018 | Innovative Produkte

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics