In dem Forschungsvorhaben wurde der Einfluss der Oberflächennachbearbeitung und endbearbeitung auf das Ermüdungsverhalten erodierter Werkzeugoberflächen aus Hartmetall und Schnellarbeitsstahl analysiert und bewertet.
Die Kaltmassivumformung ermöglicht die werkstoff- und energiesparende Herstellung mechanisch belastbarer und präziser Bauteile hoher Oberflächengüte. Aufgrund der ausgeprägten Werkzeugbeanspruchung kommen in der Kaltmassivumformung häufig Schnellarbeitsstähle und Hartmetalle als Werkzeugwerkstoff zum Einsatz. Diese Werkstoffklassen sind infolge ihrer hohen Sprödigkeit ermüdungsgefährdet. Einfluss auf das Ermüdungsverhalten besitzt die Werkzeugoberfläche. Komplexe Werkzeuggeometrien werden ausgehend von einem Rohling üblicherweise mittels Senkerodieren hartbearbeitet. Die aus dem Erodierprozess resultierende thermisch beeinflusste Randzone wird in der industriellen Praxis in der Regel durch einen kostenintensiven Poliervorgang entfernt. Zur Reduzierung des Polieraufwands sind alternative Nachbearbeitungsverfahren einsetzbar, die Eigenschaftsverbesserungen der erodierten Oberfläche bewirken.
Das Ermüdungsverhalten von Werkzeugen aus Hartmetall und Schnellarbeitsstahl in Abhängigkeit der Oberflächenbeschaffenheit wurde bislang nur unzureichend untersucht. Im Forschungsvorhaben wurde daher der Einfluss der Oberflächenendbearbeitung auf das Ermüdungsverhalten von Umformwerkzeugen analysiert und quantifiziert. In Umlaufbiegeversuchen unter Laborbedingungen wurden deutliche Festigkeitssteigerungen bei Substitution der konventionellen Polierbearbeitung durch einen Strahlprozess nachgewiesen. Die erhöhte Beanspruchbarkeit ist auf die höheren oberflächennahen Druckeigenspannungen zurückzuführen, welche durch den Strahlprozess in die Werkzeugoberfläche eingebracht werden. Der festigkeitssteigernde Einfluss der Strahlbearbeitung wurde sowohl für die Hartmetallsorte G55 als auch den pulvermetallurgischen Schnellarbeitsstahl Vanadis 30 festgestellt.
