FAT-SCHRIFTENREIHE 400
Zur Realisierung von Leichtbaupotenzialen werden in Wirtschaftszweigen wie der Automobil- sowie der Luft- und Raumfahrtindustrie zunehmend Blechwerkstoffe aus Aluminium, Titan und
Edelstahl eingesetzt. Diese Werkstoffe zeichnen sich jedoch durch eine hohe Adhäsionsneigung
aus. Adhäsionen stellen eine zentrale Herausforderung in der industriellen Blechverarbeitung,
etwa beim Scherschneiden und Tiefziehen, dar, da sie zu Flittern im Prozess,
Werkzeugschädigungen und einer reduzierten Bauteilqualität führen. In der Folge ergeben sich
verkürzte Instandhaltungsintervalle und erhöhte Prozesskosten.
In vorhergehenden Forschungsprojekten konnte am utg nachgewiesen werden, dass
thermoelektrische Ströme einen maßgeblichen Einfluss auf die Adhäsionsbildung besitzen. Diese
Ströme entstehen infolge der im Scherschneidprozess auftretenden Temperaturgradienten in der
Scherzone sowie der werkstoffspezifischen Differenz der Seebeck-Koeffizienten von Werkzeug-und Blechwerkstoffen. Mit zunehmendem Temperaturgradienten und steigender betragsmäßiger
Differenz der Seebeck-Koeffizienten erhöht sich der thermoelektrische Strom, wodurch die
Neigung zu Kaltaufschweißungen beeinflusst wird.
Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Adhäsionsbildung beim Scherschneiden und
Tiefziehen gezielt zu reduzieren, um der Entstehung von Flittern vorzubeugen sowie die
Prozessstabilität und Standmenge zu steigern. Da die Unterdrückung thermoelektrischer Ströme
die wirksamste Reduzierung von Kaltaufschweißungen bewirkt, wurde das thermoelektrische
Verhalten des Werkzeugwerkstoffs gezielt an den jeweiligen Blechwerkstoff angepasst. Stimmen
die Seebeck-Koeffizienten beider Kontaktpartner überein, werden natürlich entstehende
Thermoströme weitgehend unterdrückt und die Adhäsionsbildung auf ein Minimum begrenzt.
Zur Umsetzung dieses Ansatzes wurden Werkzeugwerkstoffe mittels Extremem
Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) mit einem eisenbasierten Pulverwerkstoff
beschichtet und dessen chemische Zusammensetzung gezielt mit Nickel und Silizium modifiziert.
Auf diese Weise konnten Beschichtungen hergestellt werden, deren Seebeck-Koeffizienten
nahezu deckungsgleich an die der jeweiligen Blechwerkstoffe angepasst waren.