Kryogene Wärmebehandlungen

Konventionelle Wärmebehandlungen für Stahlwerkstoffe erfolgen bei hohen Temperaturen und umfassen in Abhängigkeit der Legierung und dem gewünschten Eigenschaftsprofil i.d.R. die Schritte Härten und Anlassen (Vergüten). Zur Erhöhung der Lebensdauer von hochbeanspruchten Werkzeugen und Bauteilen für verschleißintensive Anwendungen wurde am Fraunhofer IWU in verschiedenen Forschungsprojekten der Einfluss von Kryobehandlungen untersucht. In Abhängigkeit der zum Einsatz kommenden Werkzeugstähle und der Temperaturführungsstrategie können dabei außergewöhnliche Werkstoffeigenschaften erreicht werden. Deutliche Verbesserungen lassen sich u. a. hinsichtlich Restaustenitgehalt, Härte, Duktilität, Eigenspannungszustand, Verschleiß- und Ermüdungsfestigkeit sowie Formbeständigkeit erzielen. Durch eine ganzheitliche Betrachtung der gesamten Fertigungskette und mittels einer angepassten zyklischen Kryobehandlung (MCT, multistage cryogenic treatment) können letztendlich energie- und ressourceneffiziente Prozessrouten realisiert werden.

Trends

  • Modifizierung von Hartmetallen
  • Optimierung von Beschichtungen
  • Verbesserung von LPBF-Produkten

Forschungsschwerpunkt

  • Optimierung der Wärmebehandlung von hochbeanspruchbaren Bauteilen und Werkzeugen für verschleißintensive Anwendungen

Referenzprojekt

Optimierung von Schneidwerkzeugen durch tiefe kryogene Behandlungen

Ein frühzeitiger Werkzeugbruch oder ein Ausbrechen der Schneidkanten sind der limitierende Faktor beim Schneiden hochfester Werkstoffe. Neue, hocheffiziente Scherschneidverfahren wie das Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden (HSIC) können in der Industrie aufgrund der Grenzen der üblichen Werkzeugwerkstoffe nicht eingesetzt werden. Es besteht ein großer Bedarf, das Problem des vorzeitigen Werkzeugversagens bei anspruchsvollen Schneidprozessen zu lösen. Hauptziel des Projekts war eine signifikante Erhöhung der Werkzeugstandzeit beim Schneiden von hochfesten Werkstoffen und beim HSIC.