Verschleissfeste PVD-/CVD-Trockenschmierstoffschichten fuer die umweltschonende und innovative Fertigung. Teilprojekt 3: Kohlenstoffbasierte Trockenschmierstoffschichten (TSS-C) Abschlussbericht

Abstract

The partners Bosch, Metaplas Ionon and Roth and Rau developed dry lubricant coatings on a carbon coating base. The cutting tools used for the testing were developed in former dry cutting projects especially for cutting with minimum quantity lubrication (MQL). The coatings were tested in cutting and metal forming. After tribological testing at the coating companies the deposited coatings were evaluated by machining tests in drilling, thread forming and metal forming at the universities of Darmstadt and Kassel. The best coatings were tested in production field tests (laboratory) or, if possible, in the production at company Bosch and at other end users of the joint project. It was possible to show that carbon coatings are very good at punching and sheet bending. Also at drilling and thread forming in cast iron and low alloyed steels the results are good enough for production. The results at drilling and thread forming in aluminium alloys and high alloyed steels (X90CrMoV18) were not good enough for production under dry conditions. But testing with a reduced amount of MQL (6ml/h) showed better cutting parameters than commercial coatings. Also cutting length and quality of the parts are better. Even with the best coatings it was not possible to make dry massive forming with reduced temperature. At these high temperatures and high surface pressures it was not possible to work without lubricants. (orig.)Im Projekt wurden von den Partnern Bosch, Metaplas Ionon und Roth and Rau Trockenschmierstoffschichten auf Kohlenstoffbasis entwickelt. Diese wurden auf Werkzeuge abgeschieden, deren Geometrien in bereits abgeschlossenen Projekten fuer die Trockenzerspannung mit Minimalmengenschmierung optimiert wurden. Die Schichten sind fuer die Zerspannung und Umformtechnik vorgesehen. An tribologische Tests bei den Beschichtern schlossen sich Filtertests an den Hochschulen Darmstadt und Kassel an, bei denen die Schichten in Bohr-, Gewindeform- und Umformtests untersucht wurden. Geeignete Schichten kamen in fertigungsnahe Feldtests bzw. in die Fertigung beim Endanwender Bosch und projektuebergreifend bei anderen Endanwendern des Gesamtprojektes. Es zeigte sich, dass die Kohlenstoffschichten bei Stanz- und Blechumformungsoperationen hervorragende Ergebnisse liefern. Auch beim Bohren und Gewindeformen in Gusswerkstoffen und niedrig legierten Staehlen konnten trocken fertigungsrelevante Ergebnisse erzielt werden. Bohren und Gewindeformen in Aluminiumlegierungen und hochlegierten Staehlen war trocken mit fertigungsrelevanten Schnittwerten nicht moeglich. Vergleichsversuche mit Minimalmengenschmierung haben jedoch aufgezeigt, dass trotz Reduzierung der Minimalmenge auf 6 ml/Std. deutlich hoehere Schnittwerte gefahren werden konnten, als mit bisher am Markt erhaeltlichen Beschichtungen. Auch die Standmenge und die Qualitaet der Bearbeitungen konnte verbessert werden. Der Versuch, besonders gute Beschichtungen auch in der Halbwarm-Massivumformung einzusetzen, ist leider gescheitert. Bei den hohen Temperaturen und Flaechenpressungen war ein Arbeiten ohne Schmiermittel grundsaetzlich nicht moeglich. Die Arbeiten wurden deshalb zur Mitte des Projektes abgebrochen. (orig.)SIGLEAvailable from TIB Hannover: F03B70 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman