Oberflächenfunktionalisierung des Werkstoffs 1.2379 mittels Randschichtumschmelzen mit Laserstrahlung zur Entwicklung von angepassten Oberflächentopographien für das schmiermittelfreie Kaltfließpressen von Aluminium

Abstract

In Prozessen der Kaltmassivumformung wird ein direkter Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück und damit einhergehend 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 Beschichtung vor adhäsivem Verschleiß bewahrt werden. In dieser Arbeit wird eine Oberflächenfunktionalisierung des SPP-Referenzwerkstoffs 1.2379 mittels Randschichtumschmelzen mit Laserstrahlung zur Entwicklung von angepassten Oberflächentopographien für das schmiermittelfreie Kaltfließpressen von Aluminium vorgestellt. Dabei werden erstmals die Verfahren Laserpolieren und Laserumschmelzstrukturieren anhand des pulvermetallurgisch erschmolzenen Kaltarbeitsstahl 1.2379 untersucht. Dazu werden resultierende Oberflächentopographien mittels Weißlichtinterferometrie kontaktlos und hochauflösend vermessen. Darauf aufbauend erfolgen einerseits eine spektrale Analyse der Rauheit mittels phasenkorrektem Profilfilter und andererseits eine Analyse der erzielten Strukturhöhen mittels schneller Fourier Transformation. Abschließend erfolgt eine Beurteilung des Werkstoffes 1.2379 in Bezug auf Laserpolierbarkeit und Eignung zur Laserumschmelzstrukturierung. Insgesamt wird die Ausgangsrauheit für den Werkstoff mittels Makrolaserpolieren signifikant gesenkt und der Glanzgrad mittels Mikropolieren signifikant gesteigert. Ebenso werden mittels Laserumschmelzstrukturieren reproduzierbare Strukturen erzeugt, wobei die erzielten Strukturhöhen, denen auf anderen Stahlwerkstoffen entsprechen.