Methodik zur Entwicklung von interaktionsminimierten Oberflächen-schichten für das schmiermittelfreie Kaltfließpressen von Aluminium

Abstract

In Prozessen der Kaltmassivumformung wird ein direkter Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück und damit ein-hergehend das Auftreten von Kaltverschweißungen, durch den Einsatz von Schmierstoffen verhindert. Die aktuellen Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Trockenumformung zielen auf eine Realisierung von Kaltumformprozessen ohne den Einsatz von Schmierstoffen. Stattdessen sollen Werkzeuge durch eine Oberflächenbehandlung und Beschich-tung vor adhäsivem Verschleiß bewahrt werden. In dieser Arbeit wird eine Methode zur Entwicklung von Werk-zeugoberflächenschichten für das trockene Kaltfließpressen von Aluminium vorgestellt. Um dieses Ziel zu erreichen, werden Arbeiten aus verschiedenen Forschungsgebieten zusammengeführt. Dazu gehören im Wesentlichen die Ent-wicklung von geeigneten Oberflächentopographien durch Laserbearbeitung, ein quantenmechanisch geführtes Design (ab initio) von Beschichtungen mit verminderter Grenzflächeninteraktion und ein prozessorientiertes tribologisches Testen der neuentwickelten Oberflächen im Analogieversuch. Zusätzlich wird eine Methodik zur Verschleißcharakteri-sierung vorgestellt. Dazu werden Ergebnisse des Tribometerversuchs, Untersuchungen mit Weißlichtinterferometrie und Rasterelektronenmikrokopie eingesetzt. Durch einen iterativen Prozess zwischen den unterschiedlichen Arbeitsbe-reichen werden neue Oberflächenmodifikationen entwickelt und auf ihre Eignung für das Kaltfließpressen ohne Schmierstoff untersucht.