20. JUNI 2018

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X-fache Standzeit


Fokus

Sind PVD und CVD – zumindest die bekannten Spielarten – als Werkzeugbeschichtungsmethoden von gestern? Die Zukunft könnte einem noch sehr jungen Verfahren gehören, dem 3D-TT-CVD.
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Mittels dieses Verfahrens werden bereits seit etwa zwei Jahren Werkzeuge und diverse Maschinenbauteile mit sowohl sehr seichten als auch sehr tiefen 3D-Oberflächenstrukturen beschichtet, wie Drahtziehsteine aus Stahl und Hartmetall, Tiefziehringe und -stempel, Einsenkmatrizen und Stempel, Gewindebacken, Gewinderollen für Flachbacken- und Segmentverfahren, Werkzeuge für Einstechverfahren, kombiniertes Einstech-Axialschubverfahren, Fließpressbüchsen, Zwischenplatten, Pressstempel, Matrizen und Stempel für Freies Biegen, V-, U-Biegen-, Walzen für das Walzbiegen, im Temperaturbereich 520 °C bis 550 °C mit entsprechenden Mischkarbiden.

Umformwerkzeuge werden in der Industrie aus Kaltarbeit-, Warmarbeit-, Hochleistungs-Schnellarbeits-Stählen (HSS) und differenten Hartmetallen hergestellt. Je nach Stahlsorte liegt die Anlasstemperatur zwischen 150 °C und 560 °C. Um sehr gute Werkzeugstandzeiten durch Beschichtung zu erzielen, ist für Matrizen, Backen, Büchsen, Tiefziehringe, Rollen (Walzen) und Stempel der Werkzeugwerkstoff so zu wählen, dass die Anlasstemperatur oberhalb von 540 °C liegt, vorzugsweise also Warmarbeits-, HSS oder Hartmetall .

In den letzten zwei Jahren wurden in Schömberg Biegeleisten aus dem Stahl 1.2379 mit dem Nano-Hartstoffsystem (CrMoVTi)C mit dem 3D-TT-CVD-Verfahren veredelt. Hier ist die Standzeit beim U-Biegen von Blech aus St 5 im Vergleich mit TiCN-(PVD)-beschichteten Biegeleisten weiter auf das Vier- bis Sechsfache gestiegen. Beim Walzbiegen von 2,5 Millimeter dickem V4a-Blech (1.4571) wurde dank dieser neuen Methode die Standzeit von VHM-Biegewalzen auf das Acht- bis Neunfache erhöht. Durch den Einsatz von (CrMoTi)C konnte die Lebensdauer einiger Matrizen und entsprechender U-Biegeleisten mit einer gesamten Länge von 950 Millimetern im Vergleich zu per PVD-Verfahren mit TiN-beschichteten Leisten weiter um 450 bis 700 Prozent erhöht werden.

Gewaltige Standzeitverlängerungen

Der Einsatz von per 3D-TT-CVD-Verfahren beschichteten HSS-Matrizen und -Stempeln in der Tiefumformung von 99,7-prozentigem Kupferblech (2,4 Millimeter dick; Matrizentiefe 65 Millimeter) führte zu einer Standzeitsteigerung von etwa 35.000 auf etwa 250.000 Stück. Das Verschleißkriterium war hier die Kaltverschweißung der Werkzeugoberflächen mit Kupfer. Ein ähnliches Standzeitergebnis hat man in der Umformung von 99,5-prozentigem Silber erreichen können. Hier ist die Standzeit auf das Sechs- bis Siebenfache gestiegen. In der Umformung weiterer Fe- und NE-Legierungen sind die Lebensdauerverlängerungen, im Vergleich mit anderen mittels PVD-Verfahren hergestellten nitridischen, karbonitridischen und karbo-oxinitridischen Hartstoffen auf mindestens das Vierfache verlängert worden. In allen Fällen wurde eine sehr geringe Neigung zum Kaltverschweißen der Werkzeugoberflächen mit dem verarbeiteten Werkstoff festgestellt.


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bbr 01/2018
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