Fachbeiträge sind komplexe Schmierstoffsysteme, häufig auf Basis einer Zinkphosphat Konversionsschicht, notwendig Bay94, Nit09. Jedoch kommt dem Schmierstoffsystem nicht nur die Aufgabe zu, den Verschleiß zu vermindern und somit Werkzeugstandzeiten zu erhöhen. Oftmals kann dieses auch direkt den Prozess und die Umformergebnisse beeinflussen. Daher war das tribologische System bereits Thema zahlreicher Untersuchungen. Den größten Einfluss auf die Tribologie hat der Schmierstoff selbst. Jedoch sind auch auf Seiten des Werkstücks die Oberflächenbehandlung und das Werkstückmaterial von 28 SchmiedeJOURNAL September 2013 Bedeutung Hu00, Sag11. Auf Seiten des Werkzeugs sollte die Oberflächenbeschaffenheit und eine mögliche Beschichtung beachtet werden Jun08, Sya11, Gei04. Weiterhin hat sich gezeigt, dass auch die Umgebungsbedingungen einen Einfluss auf das tribologische System haben Gro12, Mue12. Aufgrund der Entwicklungen der Servopressen Technologie in den letzten Jahren wird auch deren Einsatz im Bereich der Kaltmassivumformung immer interessanter. Servopressen ermöglichen die Nutzung flexibel gestaltbarer Hubverläufe, mit denen gezielt auf den Umformprozess durch eine Variation der Umformgeschwindigkeit und somit der Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück Einfluss genommen werden kann. Untersuchungen zum Einfluss der Relativgeschwindigkeit auf die Tribologie der Kaltmassivumformung sind in der Literatur bisher nicht ausreichend dokumentiert. Daher präsentiert dieser Artikel eine gezielte Betrachtung der Auswirkungen unterschiedlicher Relativgeschwindigkeiten auf das tribologische System. Laborversuche Zur Untersuchung des Einflusses der Relativgeschwindigkeit auf das tribologische System wurden am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der Technischen Universität Darmstadt (PtU) Reibversuche durchgeführt. Für die Durchführung der Versuche wurde zunächst ein Lastkollektiv aus einem repräsentativen Voll- Vorwärts-Fließpressprozess numerisch bestimmt. Die Prüfkörper waren zylindrische Proben aus dem Material 1.0401 (C15) mit einem Durchmesser von 15 mm und einer Probenhöhe von 20 mm. Die zuvor mit WS 330 gestrahlten Proben wurden auf Basis einer Zinkphosphat Schicht mit verschiedenen Schmierstoffen beschichtet. Als Schmierstoffe dienten ein Polymerschmierstoff, ein Kaltfließpress Öl, ein Salzschmiermittelträger mit integrierter Schmierung (Salz-Wachs), eine Seife und Molybdändisulfid. Die tribologischen Untersuchungen der Prüfkörper fanden auf der am PtU entwickelten Gleitstauchanlage statt. Der Gleitstauchversuch basiert auf einem Stauchvorgang, während dessen definierte Oberflächenvergrößerungen des Prüfkörpers und wirkende Kontaktnormalkräfte zwischen Probe und Werkzeug eingestellt werden können. Unter Aufrechterhaltung der Stauchkraft wird ein Gleitvorgang mit einstellbarer Geschwindigkeit eingeleitet. Mit der Gleitstauchanlage sind Geschwindigkeiten bis zu 500 mm/s erreichbar. Realisiert wird dies mittels einer zweifach wirkenden Presse, welche Stößel und Pressentisch senkrecht zueinander verfahren kann. Über die integrierte Messtechnik können Kräfte in Gleitrichtung gemessen werden. Aus dem Quotient aus der Kraft in Gleitrichtung und der Stauchkraft errechnet sich der Reibwert nach dem Gesetz von Coulomb. Allerdings sind die ermittelten Reibwerte μ* nicht konstant, sondern hängen unter anderem vom aufgebrachten Lastkollektiv, wie Kontaktnormalkraft, Oberflächenvergrößerung und Temperatur und weiterhin von Gleitweg und Relativgeschwindigkeit ab Gro04, Kap05, Sta12. Untersucht wurden fünf unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen 1 mm/s und 450 mm/s mit den oben genannten Schmierstoffsystemen bei Raumtemperatur. Gemittelter Reibwert = Mittelwert von je 5 über den Weg gemittelten Reibwerten Bild 1: Charakteristischer Verlauf der Reibung über der Relativgeschwindigkeit. Bild 2: Temperierter Gleitstauchversuch.
2013-09-Schmiede-Journal
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