Verbesserung des Einsatzverhaltens von Werkzeugen der Warmformgebung durch nitriergerechte Auswahl von Warmarbeitsstählen

Versuchswerkzeug für die Warmmassivumformung.
© Fraunhofer IST, Jan Benz
Versuchswerkzeug für die Warmmassivumformung.

Herausforderung 

Schmiedewerkzeuge sind einem komplexen Belastungskollektiv ausgesetzt, welches zu erhöhtem Verschleiß und damit zu einer Abnahme der Bauteilungenauigkeit sowie geringeren Lebensdauer der Umformwerkzeuge führt. Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Verschleißes bildet die (Plasma)Nitrierung. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein grundlegendes Verständnis über die Wirkzusammenhänge geschaffen.

Lösung 

Die Institute haben Werkstoffe unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung nitriert, grundlegend metallographisch charakterisiert und praxisnahen Modellversuchen unterzogen. Dabei sind u. a. statische Temperversuche, dynamische Thermoschockversuche sowie Serienschmiedeversuche zum Tragen gekommen. Auf diese Weise konnten Erkenntnisse über das Riss- und Oxidationsverhalten, sowie der Härteverlust in der Nitrierzone erzielt werden. Um das Rissverhalten in der Randzone detaillierter bewerten zu können wurden die Untersuchungen um Gefüge und Eigenspannungsmessungen erweitert.

Mehrwert 

Gegen Projektende zeigt sich sich, dass neben den klassischen Warmarbeitsstählen (1.2343 und 1.2367) auch der Nitrierstahl 1.8550 und die Kaltarbeitsstähle 1.2362 und 1.2363 zielführende Eigenschaften aufweisen. Aus diesem Grund werden diese bei weiteren Validierungsversuchen in Industrieversuchen eingesetzt, um eine reale Senkung der Kosten im Produktionsprozess beurteilen zu können.

Förderhinweis

Das IGF-Vorhaben 19883 N der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA) wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie