Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Scherschneiden von ultra-hochfestem Stahl durch hochbeständige Hartmetall-Stempel: innovative Wasserstrahlbehandlung für die Schneidkantenpräparation und die Beschichtung mit CVD-Diamantschichten

Konsequenter Leichtbau, durch den vermehrten Einsatz von ultra-hochfesten Stählen, bietet großes Potenzial zur Reduzierung von Treibhausemissionen im Automobilbau. Eine große Herausforderung ist das Trennen dieser Stahlgüten nach der Formgebung. Bedingt durch die hohe Grundfestigkeit und Härte des Blechmaterials und die somit beim Schneiden auftretenden Kräfte sind die Aktivteile einem extremen Verschleiß bis hin zu einem abrupt auftretenden Versagen ausgesetzt. Um beim Scherschneiden dennoch hohe Standzeiten zu erreichen, werden üblicherweise sehr harte und verschleißbeständige Hartmetalle (HM) als Schneidaktivelemente eingesetzt.

Eine Möglichkeit, den Verschleiß von Schneidstempeln deutlich zu reduzieren, ist es, diese an den belasteten Flächen mit Beschichtungen zu versehen. Eine im Bereich der Zerspanung bereits etablierte Beschichtung für HM-Werkzeuge ist die CVD-Diamantbeschichtung. Derzeit werden häufig HM beim Scherschneiden eingesetzt, die für die Diamantbeschichtung aufgrund ihres hohen Co-gehalts (erhöhte Zähigkeit), ungeeignet sind. Der hohe Co-Gehalt in der Randzone des HM verhindert die Haftung der CVD-Diamantschicht. Das Ziel des geplanten Vorhabens ist es folglich, durch eine geeignete Oberflächenvorbehandlung eine sehr gute Haftfestigkeit der CVD-Diamantbeschichtung auf hochcobalthaltigen HM für das Scherschneiden ultra-hochfester Stähle zu erreichen. Zusätzlich soll durch eine gezielte numerische Auslegung und praktische Umsetzung verschiedener Schneidkantenpräparationen die Belastung der Stempel weiter reduziert werden. Die Adaptierung der CVD-Beschichtung für das Schneiden und die Schneidkantenpräparation führen folglich zu einer deutlichen Steigerung der Standmenge bei einer konstanten Bauteilqualität. Die Ergebnisse bieten somit einen großen Mehrwert für KMU im Bereich des Scherschneidens bzw. Stanzens, der Beschichtungstechnik und der im Werkzeugbau sowie generell für den deutschen Kraftfahrzeugbau, seiner Zulieferer und der Stahlindustrie.