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Entwicklung eines Reibmodells zur Beschreibung der tribologischen Verhältnisse in der Kaltmassivumformung bei strukturierten Halbzeugoberflächen

Status abgeschlossen
Ziele

1. Nachweis der Wirtschaftlichkeit
Mit dem implementierten und verifizierten Reibmodell wird Kaltmassivumformern ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, welches eine schnellere und sichere Prozessauslegung insbesondere bei strukturierten Oberflächen gestattet.

2. Umkonstruktion des Gleitstauchversuches

Durch die Umkonstruktion des Gleitstauchversuches sollen Reibversuche an auf der Mantelfläche liegenden Rundproben ermöglicht werden.

3. Festlegen eines Referenztribosystemes

Durch die Betrachtung von in der Industrie relevanten Tribosystemen, kann von den Laborversuchen in einem weiten Feld auf industrielle Tribosysteme geschlossen werden. Insbesondere das Verhalten von beseiften Proben unter den in 2. beschriebenen Randbedingungen lässt sich mit den hier erzeugten Ergebnissen besser vorhersagen.

4. Ermitteln- und Einstellen reibungsoptimierter Werkstücktopographien
Durch reibungsoptimierte Oberflächen in der Kaltmassivumformung können Reibkräfte reduziert werden. Die so erreichte Reduktion des Reibkoeffizienten lässt reduzierten Verschleiß und dadurch erhöhte Werkzeugstandzeiten erwarten.

5.  Beschreibung der Veränderungen eingebrachter Oberflächentopographien
Die Beschreibung der Einebnung von strukturierten Oberflächen legt eine entscheidende Basis für verbesserte Reibmodelle. Das gewonnene Wissen über Einebnungseffekte kann in der Umformsimulation genutzt werden, um Vorhersagen über Rauigkeiten am umgeformten Produkt treffen zu können. Hierbei umfasst die Beschreibung der Rauigkeit heute technische Oberflächen sowie die in dem Projekt entwickelten makroskopisch strukturierten Oberflächen.

6. Beschreibung der Versuchergebnisse durch halbempirisches Reibmodell

Das halbempirische Reibmodell stellt die Basis für die Implementierung in der FEM dar. Es Verbindet die Kennfelder aus den Laborversuchen und erlaubt die Berechnung eines Last- und Belastungsabhängigen Reibkoeffizienten µ* für bestimmte Materialien und Oberflächenzustände.

7. Implementierung des Reibmodells in handelsübliche FE-Tools

Das Reibmodell soll am Institut mit Unterstützung der Firma femutec in das Softwarepaket simufactFormingSFM implementiert werden. Hierfür werden Subroutinen programmiert, welche die zugrunde liegenden Versuchsdaten in Form von Kennfeldern bzw. Formeln enthalten. Bei der Firma CPM wird das Reibmodell auf Basis der erarbeiteten Datensätze implementiert. Weiteren interessierten Firmen werden die Kennfelder, bzw. die Formulierung des Reibmodells zur Verfügung gestellt.



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