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Das Festklopfverfahren speziell für Gusswerkzeuge |
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Ausgangssituation Für Karosseriebauteile des Außen- und Innenhautbereiches werden hauptsächlich Feinbleche mit Überzügen aus Zink und Zinklegierungen (oftmals mit zusätzlicher organischer Dünnfilmversiegelung) verwendet. Für den Umformprozess entstehen durch den Einsatz verzinkter Feinbleche erhöhte tribologische Anforderungen. Denn häufig kommt es zu einem Abrieb der Zinkschicht, was eine Kontamination der Werkzeugoberfläche mit Abriebpartikeln zur Folge haben kann. Aufgrund dieser Zinkablagerungen im Werkzeug können Oberflächenfehler am Werkstück in Form von Druckstellen entstehen, wodurch sowohl die Bauteilqualität als auch die Prozesssicherheit und -stabilität beeinträchtigt werden. Es entstehen hohe Kosten in Form von Ausschuss, umfangreicher Nacharbeit und Produktionsausfallzeiten. Gusswerkzeuge aus GGG 70 L werden standardmäßig für Tiefziehoperationen im Automobilbau eingesetzt, weil sie sich in den erforderlichen Gewichten noch gut abgießen lassen, gut schweißbar und härtbar sind sowie einen hohen Verschleißwiderstand besitzen. Untersuchungen von Tiefziehblechen haben gezeigt, dass Zinkabrieb verstärkt in Gusswerkzeugen auftritt. Die durch freigelegte Graphitsphärolyten entstandene poröse Oberfläche ist dafür maßgeblich verantwortlich. Technologische Vorteile Infolge des Festklopfverfahrens wird bei Gusswerkstoffen das Material im Randbereich verdichtet und es kommt zu einer Härtesteigerung im Randbereich, die sich günstig auf das Verschleißverhalten auswirkt. Weiterhin wird durch das Festklopfverfahren Material in die Poren einer Gussoberfläche hineingedrückt und es werden die Randbereiche verrundet. Abbildung 1 zeigt die REM-Aufnahme einer festgeklopften Gussoberfläche. In der Detailansicht rechts ist die Verrundung des Randbereiches zu erkennen, welche mit abrasiven Verfahren (Schleifen, Polieren) nicht erzeugt werden kann.  Positiver Effekt einer festgeklopften Gussoberfläche ist eine deutlich geringere Zinkablagerung in den Poren. Dies konnte in Modellversuchen der TU Darmstadt nachgewiesen werden. Weiterhin trat ein erheblich reduzierter Stick-Slip Effekt auf, was zu einer Erhöhung der Prozessstabilität beiträgt.
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