Ein längeres Leben für Metallumformmaschinen
Aus der Industrie sind Metallbauteile nicht wegzudenken. Diese werden unter anderem durch Gesenkschmieden und Druckguss hergestellt. Beim Gesenkschmieden wird ein Metall mit sehr großen Kräften zwischen zwei Formen (Gesenken) gehämmert, um eine bestimmte Form zu erhalten, ähnlich wie die klassische Methode mit Hammer und Amboss. Beim Druckgießen dagegen wird geschmolzenes Metall unter hohen Drücken in eine Form gepresst. Angesichts der sehr extremen Betriebsbedingungen für diese Schmiede- und Gussformen werden ihre Metalloberflächen in der Regel mit unterschiedlichen Methoden gehärtet, um die Verschleißfestigkeit und damit die Lebensdauer zu erhöhen. Eine dieser Methoden ist eine Kombination aus Laserlegieren und anschließendem Nitrieren oder Nitrocarburieren. Beim Laserlegieren wird mit einem gebündelten Laserstrahl eine Metallpulverbeschichtung mit spezifischen Eigenschaften auf andere Metalle geschmolzen (eine Legierung ist eine Struktur aus zwei oder mehreren Metallen). Beim Nitrieren und Nitrocarburieren wird die Oberflächenhärtung durch eine Hitzebehandlung erreicht, für die Stickstoff oder eine Kombination aus Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff zugeführt wird bzw. in die Oberfläche eines Metalls eingebrannt wird. Im Rahmen des Projekts FORBEST ("Increased service lifetime of forging tools by combined surface Treatments") entwickelten europäische Forscher verbesserte Oberflächenbehandlungen mit neuen Materialkompositionen und Verfahren für das Laserlegieren und Nitrieren, um die Lebensdauer von Schmiede- und Aluminiumdruckgussformen zu verlängern. Das Team untersuchte neue Zusatzstoffe und ihre Eigenschaften für die Verwendung beim Laserlegieren an Proben mit einfachen Strukturen. Nach dem Laserlegieren konzentrierten sich die Forscher auf das Plasmanitrieren oder Nitrocarburieren. Schließlich wurden die neuen Oberflächenbehandlungen an ausgewählten Werkzeugen und Formen angewandt, um die Parameter entsprechend der jeweiligen Anwendung zu optimieren und die Methoden sowie deren Kombinationen aus technischer und wirtschaftlicher Sicht mit herkömmlichen Methoden zu vergleichen. Mit den Materialien und Techniken aus FORBEST konnte die Lebensdauer von Schmiede- und Druckgussformen um das bis zu Dreifache verlängert werden, was zu einer hervorragenden Verschleißfestigkeit und so zu geringeren Fertigungskosten führte. Die vom FORBEST-Team entwickelten neuen Materialien und modifizierten Prozesse für die Oberflächenbehandlung von Gesenkschmiede- und Druckgussanlagen haben das Potenzial, die Wettbewerbsposition europäischer Hersteller und Produzenten in diesem großen Wirtschaftssektor entscheidend zu verbessern.
