Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Geschliffene Pinole: unbehandelt (links), gestrahlt (Mitte), beschichtet (rechts).
Beschichtungen für Aluminium- und Magnesiumdruckgusswerkzeuge
In der industriellen Serienfertigung von Aluminium- und Magnesiumbauteilen spielt das Druckgussverfahren eine wichtige Rolle. Mit dieser Technologie können Bauteile wie Gehäuse oder Strukturkomponenten in verschiedenen Dimensionen in großen Stückzahlen hergestellt werden. Sie zeichnen sich durch ein günstiges Verhältnis von Festigkeit und Gewicht aus und eignen sich deshalb für energieeffiziente Mobilitäts- und Antriebsanwendungen. In den vergangenen Jahren sind die Anforderungen an diese Bauteile hinsichtlich ihrer Geometrie oder der geringen Entformungsschrägen und damit auch an die Werkzeuge gestiegen. Sowohl die Standmenge als auch das Verschleißverhalten der Werkzeuge können durch gezielte Oberflächentechnik enorm gesteigert werden und eine effiziente und wirtschaftliche Produktion unterstützen.
Hochbelastete Werkzeuge
Werkzeuge für den Aluminium- und Magnesiumdruckguss unterliegen hohen Belastungen und fallen oft bereits nach zu kurzen Einsatzzeiten aus. Eine potenzielle Ursache sind Geometrieabweichungen, die durch eine Vielzahl von Verschleißmechanismen hervorgerufen werden können. Neben einem chemischen Angriff durch die Metallschmelze kann es zu Anhaftungen an der Werkzeugoberfläche kommen und die Partikelerosion an der Werkzeugoberfläche kann zu einer starken Auswaschung in Bereichen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit führen. Daraus resultierende Topographieveränderungen können massive Anhaftungen verursachen. In Verbindung mit thermischer Belastung kann das einen chemischen Angriff zur Folge haben. Darüber hinaus kann es aufgrund der hohen Thermoschockbelastung zur Rissbildung kommen.
Standzeiterhöhungen
Der wirtschaftliche Nutzen einer Anlage im Produktionsbetrieb steigt, je kürzer die Stillstandzeit und die Rüstzeiten sind. Am Fraunhofer IST wurde daher die Prozesskette der Oberflächenbehandlung an die Belastungen angepasst. Durch die Kombination und Optimierung von Strahlbehandlung, Nitrierung und Beschichtung konnten Standzeiterhöhungen der Aluminiumdruckgusswerkzeuge von bis zu 500 Prozent erreicht werden. Bei der beschriebenen Entwicklung wurden Erkenntnisse gewonnen, die eine wichtige Grundlage dafür bilden, Oberflächen auch in anderen Anwendungen wie z. B. im Aluminiumkokillenguss, im Schwerkraftguss und im Magnesiumdruckguss belastungsgerecht zu optimieren.
Chemischer Angriff durch Schmelze an einem Magnesiumdruckgusswerkzeug.
Chemischer Angriff durch Schmelze an einem Aluminiumdruckgusswerkzeug.
Oberfläche eines verschlissenen Aluminiumdruckgusswerkzeugs mit starken Anhaftungen.
Sie suchen Unterstützung bei der Verschleißschutzbehandlung von Druckgusswerkzeugen, die auf Ihre Produkte optimal abgestimmt sind? Mit der am Fraunhofer IST entwickelten Prozesskette zur Verschleißschutzbehandlung können deutliche Leistungssteigerungen erreicht werden. Das konnte sowohl bei Kleinwerkzeugen, Kernen oder auch Großwerkzeugen im Serieneinsatz belegt werden. Behandlungen, Beschichtungen und Prozessketten werden speziell auf die Geometrie und den Einsatzbereich der Werkzeuge abgestimmt. Sprechen Sie uns an!