Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Forschungsvorhabens war, mit optimierten Schichten aus einem Vorprojekt (BMBF 13N6204) und unter Verwendung neuartiger Ti(B, N) und TiB2 Duplex-Schichten eine Reduktion von Formtrennmitteln und Formschr\u00e4gen zu erreichen. Hieraus sollte sich eine Entlastung der Umwelt, insbesondere des Abwassers und der Arbeitsplatzbedingungen der Mitarbeiter ergeben.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenVon vorrangiger Bedeutung war es, neben der Weiterentwicklung geeigneter Schichten aus vorherigen Projekten auch neuartige Ti(B, N) und TiB2 Duplex-Schichten bzw. Schichtvarianten zu erforschen und optimal an die Bed\u00fcrfnisse des Aluminiumdruckgusses anzupassen. Daf\u00fcr wurden das Belastungsprofil der Druckwerkzeuge im Einsatz analysiert und die Schichteigenschaften herausgearbeitet, die f\u00fcr Werkzeugoberfl\u00e4chen essentiell sind, um eine Verbesserung der Lebensdauer und des umweltvertr\u00e4glichen Einsatzes zu gew\u00e4hrleisten. F\u00fcr das Forschungsvorhaben wurde ein Druckgusswerkzeug angefertigt. Dieses entspricht einer sehr einfachen aber durchaus \u00fcblichen Druckgussform, die durch Drehen hergestellt werden konnte. Dem Druckgussmassenverfahren entsprechend wurden 6 Kavit\u00e4ten in die Form eingearbeitet. Somit konnten die verschiedenen Beschichtungen in einem Gie\u00dfprozess variiert werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Es stellte sich heraus, dass die aus dem ersten Druckgussforschungsvorhaben zum Beschichten von Druckgussformen ermittelten guten Kernbeschichtungstypen auch f\u00fcr die gesamten Formen sehr gute Ergebnisse erzielten, so dass diese heute als druckgusstauglich eingesetzt und verstanden werden k\u00f6n-nen. Alle Beschichtungen erlaubten eine Verminderung der Konizit\u00e4t auf 1\u00b0 bis 0,8\u00b0. Hier waren die Ver-suche mit CVD-TiC,- CVD-TiN-, CVD-TiN-TiC- und PACVD Duplex TiN- bzw. Ti(B; N)-Schichten unter Ber\u00fccksichtigung eines neu definierten Ausfallkriteriums am erfolgreichsten.
\nMan kann davon ausgehen, dass eine Beschichtung dazu f\u00fchrt, dass das Spr\u00fchmittel um mindestens 40% reduziert werden kann. Unber\u00fchrt davon bleibt jedoch die K\u00fchlung der Form mittels Wasser, so dass zum Schluss die Aussage der Trennwirkung im Verh\u00e4ltnis Stahl zu beschichteter Form zumindest fraglich erscheint. Weiterhin ist bei einem sogenannten Ankleben von Restaluminium an den beschichteten Formen darauf zu achten, dass dieses nicht durch das sonst \u00fcbliche Abschmirgeln des Metalls vorgenommen wird. Es stellte sich heraus, dass f\u00fcr die Druckgie\u00dferei ein Reinigen von verschmutzten oder angeklebten Kernen nicht m\u00f6glich ist. Es wurden erste Versuche unternommen, ein einfaches Reinigungsbad mittels Ultraschall in 5%iger Natronlauge aufzustellen, um die Kerne zu reinigen. Jedoch konnten hier keine abschlie\u00dfenden Ergebnisse erzielt werden. Weiterhin wurde die Oberfl\u00e4che der Beschichtung intensiv diskutiert. Die zun\u00e4chst angestrebte hochglatte Oberfl\u00e4che f\u00fchrt dazu, dass kein Formtrennmittel oder Spr\u00fchmittel auf dieser Oberfl\u00e4che haften bleibt und somit eine verminderte Au\u00dfenk\u00fchlung eintritt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Einstellung einer etwas angerauten Oberfl\u00e4che durchaus im Ergebnis zu einem positiveren Effekt f\u00fchren k\u00f6nnte. Als Ergebnis bleibt festzuhalten:
\n1.\tDurch Beschichten der Formen kann das Formtrennmittel um 40% in den Nichtwasserbestandteilen reduziert werden. Dies f\u00fchrt zu einer erheblichen Entlastung der Umwelt.
\n2.\tDer Wasseranteil kann reduziert werden, jedoch abh\u00e4ngig von den Konturen und der K\u00fchlbarkeit des Werkzeuges.
\n3.\tDie Ausformschr\u00e4ge kann erheblich vermindert werden<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ver\u00f6ffentlichung in Fachzeitschriften und auf internationalen Kongressen.
\nTeilergebnisse PSE 2002; AEPSE 2003.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ergebnisse zeigen die Schw\u00e4che des heutigen Formspr\u00fchens auf. Die Formspr\u00fchanlagen sind f\u00fcr den recht rauen Industriegebrauch ausgerichtet. So wird aus s\u00e4mtlichen D\u00fcsen gleichzeitig ein vorher gemischtes Formtrennmittel mit Wasser auf die Form fl\u00e4chig gespr\u00fcht. Dabei kann nur bedingt durch ein Zudrehen oder Ausrichten der D\u00fcsen auf bestimmte Formpartien Einfluss genommen werden. Eine beschichtete Form kann aber an vielen Stellen komplett ohne Spr\u00fchen auskommen. So muss nur noch bei d\u00fcnnen Kernen, die nicht innen gek\u00fchlt werden k\u00f6nnen oder dicken Wandst\u00e4rken ein Auftrag mit Wasser und u. U. einer nur sehr geringen Trennmittelmenge erfolgen. Hierzu laufen in Zusammenarbeit mit der Universit\u00e4t Braunschweig und den Spr\u00fchmittelherstellern weitere Forschungen. Zurzeit werden zwei Prototyp-Varianten von Spr\u00fchger\u00e4ten gebaut, zum einen ein Spr\u00fchger\u00e4t mit der Trennung von Formtrennmitteln und Wasserzyklus, zum anderen ein Spr\u00fchger\u00e4t mit einer d\u00fcsengenauen Einstellung und Steuerung je D\u00fcse. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass ein Verzicht auf die K\u00fchlung mittels Wasser durch ein Spr\u00fchger\u00e4t nicht komplett m\u00f6glich ist. Das Ziel, auf das Spr\u00fchen g\u00e4nzlich zu verzichten, konnte nicht erreicht werden. Das liegt zum gro\u00dfen Teil auch an der mangelhaften K\u00fchlung der Form durch K\u00fchlkan\u00e4le und Formheiz\/K\u00fchlger\u00e4te. Es wird ein weiteres Forschungsvorhaben angedacht, um den sehr schlechten Effekt der Formheiz\/K\u00fchlger\u00e4te zu verbessern. Dazu m\u00fcsste der Wirkungsgrad erheblich gesteigert werden und Grundsatzuntersuchungen \u00fcber den W\u00e4rme\u00fcbertrag dieser Ger\u00e4te im Druckgusswerkzeug vorgenommen werden. Im Rahmen dieser bereits vorgenommenen und angedachten Forschung kann so der Energiehaushalt der Druckgussform, der noch weitgehendst unerforscht ist, genauer untersucht und optimiert werden. Weiterhin kann im Ergebnis dieser Forschung das Ziel hochwertiger Druckguss, der schwei\u00dfbar ist und h\u00f6here Dehnung erf\u00fcllt, weiter vorangetrieben werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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