Potentiale von Machine Hammer Peening im Werkzeug- und Formenbau

Abstract

Im Zuge dieser Arbeit werden mechanische Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen vorgestellt und deren Wirkungsweise recherchiert. Anschließend wird ein Fokus auf Machine Hammer Peening (MHP) gelegt und dessen Eignung zur Oberflächenglättung und Härtesteigerung im Werkzeug- und Formenbau untersucht. Im Werkzeug- und Formenbau sind mechanische Oberflächenbearbeitungsverfahren essentielle Prozessschritte, da sie die äußeren Randschichten eines Werkstücks in Bezug auf Verschleiß, Reibung und statischer sowie dynamischer Festigkeit beeinflussen. MHP ist im Werkzeug- und Formenbau eine noch vergleichsweise wenig erforschte Methode. Ebenfalls wird auf die im Werkzeugbau typische Prozesskette eingegangen und die Möglichkeit, Prozessschritte durch MHP zu subventionieren diskutiert, um den Lebenszyklus und die Kosten eines Werkzeuges zu beeinflussen. Mit der Zielsetzung MHP im Werkzeug- und Formenbau zu erproben, wurde eine Reihe von Versuchen durchgeführt, die im Rahmen des CORNET Forschungsprojekts "TEC- Total Efficiency Control" stattgefunden haben. Die Versuche werden mit Prozessparameter, Bearbeitungsstrategie, Maschinendaten und abschließend Messdaten aufbereitet. Materialversuche wurden an klassischen Werkzeugbaustählen 1.2767 (45NiCrMo16) und 1.2842 (90MnCrV8) durchgeführt. Weiters wird MHP auf Stanzwerkzeuge angewandt, um die Eignung in diesem Bereich zu erproben. Zuletzt wird ein Anwendungsfall für die Möglichkeit des Refittings betrachtet. Hierbei wird anhand einer verschlissenen Aluminium-Druckgussform erprobt, ob aufgetretene Verschleißmerkmale mit MHP soweit reduziert und ausgemerzt werden können, um das Werkzeug wieder in der Produktion einzusetzen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Lebenszyklus von Werkzeugen zu verlängern.

Mechanical surface finishing processes are essential parts of the tool and mould making industry. The outer surface of a workpiece is highly influenced by the finishing process in terms of wear, friction and static as well as dynamic strength. Machine Hammer Peening (MHP) is a so far not widely spread application in the tool and mould making industry. Several mechanical surface finishing processes are presented in this thesis, focussing on MHP, researching its principle of operation and its suitability for flattening and increasing the hardness of surfaces. The typical process chain in the tool making industry is examined and the possibility of substituting parts of it by implementing MHP into the chain, following the goal to influence the lifetime and life-cycle costs of tools. The goal is to test MHP in the tool and mould making, therefore a series of experiments has been conducted during the CORNET research project ¿TEC-Total Efficiency Control¿. The tests are accurately described with process data, tooling strategy, used machine data and finally the measurement results. The common tool making steels 1.2767 (45NiCrMo16) and 1.2842 (90MnCrV8)) were used for material tests. A series of experiments was performed with stamping tools to test MHP's potential. Last but not least MHP was used for a Refitting use case. A worn out aluminium die casting mould with several fire cracks has been worked with MHP to try to flatten out the cracks so the tool can be reinstated in the production. This usage of MHP allows the enhancement of the tool¿s life cycle.