Entwicklung und Einsatz additiv gefertigter Presshärtewerkzeuge mit glattgewalzten Oberflächen

Von:

Anna Katarina Komodromos

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Durch Laserpulverauftragschweißen (LPA) ist eine flexible Gestaltung von Kühlkanälen beim Presshärten mit einer Vielzahl von Größen und einer hohen Positionierungsflexibilität im Vergleich zu spanenden Verfahren möglich. Das anschließende Glattwalzen der Werkzeugoberflächen in Kombination mit einer Variation der LPA-Prozessparameter ermöglicht eine Steuerung der Werkzeugoberflächeneigenschaften und des Reibverhaltens. Parameter wie der Walzdruck oder die Bahnüberlappung im LPA-Prozess wurden untersucht, um ihre Auswirkungen auf Rauheit, Härte, Reibung, Eigenspannungen und Wärmeübergangskoeffizient der Werkzeugoberflächen zu quantifizieren. Darüber hinaus senken die additiv gefertigten oberflächennahen Kühlkanäle einerseits die Stempeltemperatur im Presshärteprozess, andererseits halten sie die Werkzeugtemperatur über mehrere Presshärtezyklen konstant. Da die Temperatur des Stempels reduziert und konstant gehalten wird, besteht das Potenzial, die Zykluszeiten zu reduzieren und eine Überhitzung der Werkzeuge zu vermeiden. Darüber hinaus kann durch die oberflächennahen Kühlkanäle die Härte des Hutprofils aus dem Werkstoff 22MnB5 im gekühlten Kontaktbereich erhöht werden. Durch den Einsatz eines texturierten Niederhalters wird der thermische Verlauf des Bauteils verändert: Die mittels LPA hergestellte Textur hält die Wärme länger im Blech, was eine höhere Duktilität des Teils während des Presshärtens in Verbindung mit einer homogenen Temperaturverteilung über das Hutprofil ermöglicht. Dies wirkt sich direkt auf die Blechdicke, die Festigkeit und die Härte des umgeformten Bauteils aus: Eigenschaften, die im Vergleich zum konventionellen Werkzeug höhere und homogener verteilte Werte aufweisen.