Erzeugung und Charakterisierung von reibungsreduzierten oxidischen Werkzeugbeschichtungen für die trockene Aluminiumblechumformung

Projektbeschreibung

Tiefgezogener Napf aus DP600+Z: gezogen ohne oxidierten Formeinsätzen (links); gezogen mit oxidierten Formeinsätzen (rechts)

Steigende Anforderungen an Qualität, Leichtbau und Komplexität tiefgezogener Aluminiumbauteile bei gleichzeitiger Preisstabilität machen die Entwicklung von innovativen Lösungsansätzen im Bereich des Tiefziehens unabdingbar. Insbesondere bei der Verwendung von 5000er und 6000er Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Innenstrukturbauteilen im Bereich der Fahrzeugkarosserie werden, um ein Bauteilversagen während des Ziehprozesses zu vermeiden, tribologische Optimierungsmaßnahmen durchgeführt.
Um tribologische Bedingungen zu verbessern, werden Schmierstoffe eingesetzt. Der Einsatz von konventionellen Schmierstoffen entspricht nicht dem Ziel einer nachhaltigen Produktion. Hierfür wurde im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 1676 die Eignung von reibungs- und verschleißminimierenden, selektiven Oxidschichten in der Trockenumformung untersucht. Da diese Schichten bei erhöhten Temperaturen und definierten Sauerstoffpartialdrücken hergestellt werden, kommen diese Verfahren jedoch bei bereits gehärteten Werkzeugoberflächen schnell an ihre Grenzen.
Die nachgeschaltete Oxidschichterzeugung führt zu einer ungewollten Härtereduzierung der beschichteten Werkzeugbereiche. Um die Reibung und den Verschleiß solcher Werkzeuge auf ein Minimum zu reduzieren und damit einen Beitrag zu einer ökologischeren und wirtschaftlichen Fertigung zu leisten, sollen mithilfe dieses Forschungsvorhabens geeignete Schichterzeugungsverfahren auf Werkzeugen aus Gusswerkstoffen bei niedrigeren Temperaturen unter Zuhilfenahme chemischer Mittel durchgeführt werden. Ausgehend von bekannten Verfahren und Zusammensetzungen, wie sie zum Brünieren von Eisen- und Stahlwerkstoffen eingesetzt werden, wird eine chemische Erzeugung von Eisenoxidschichten untersucht.
Durch den Einsatz von oxidischen Trennschichten kann der Umformvorgang schmierstoffreduziert und effizienter gestaltet werden. Des Weiteren können produzierende KMU ihre Prozessrouten hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit optimieren und einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Produktion von Tiefziehprodukten leisten.