Prof. Dr.-Ing. Dipl. Wirtsch.-Ing. Peter Groche leitet das Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) der TU Darmstadt AUTOREN Nasschemisch aufgebrachte Konversionsschichten sind seit Singers Patent 1 Anfang der 1930er-Jahre Stand der Technik bei Verfahren der Kaltmassivumformung. Insbesondere beim Umformen von Abschnitten als Halbzeug, bei dem hohe tribologische Lasten auftreten können 2, sind etablierte Schmiersysteme weit verbreitet. Bedingt durch die im Jahr 2007 eingeführte europäische Chemikalienverordnung REACH 3 und das Verlangen nach einem geringerem Energie- und Ressourcenverbrauch hat jedoch ein Umdenken in Deutschland eingesetzt. Seitdem wurden Entwicklungen hinsichtlich alternativer Schmierstoffsysteme intensiviert. Im Jahr 2010 gab es erste Produkttests in der Industrie 4. Neben den ökologisch günstigeren Bedingungen phosphatfreier Schmierstoffsysteme bieten diese Systeme auch ökonomische und logistische Vorteile. Aufgrund der einfacheren Handhabung können sogenannte Einschichtschmierstoffe direkt auf die Bauteiloberfläche aufgebracht werden. Nach Wang et al. ist lediglich ein Strahlen der Oberfläche notwendig, um eine gute Anhaftung des Schmierstoffs zu gewährleisten 5. Diese Systeme ermöglichen somit die Aufbringung des Schmierstoffs direkt vor der eigentlichen Umformung in sogenannten Inline-Beschichtungsanlagen. Die ersten Anlagen wurden in Japan entwickelt 6, allerdings ist die Ausbringungsmenge pro Minute TECHNOLOGIE UND WISSENSCHAFT Dipl.-Ing. Sebastian Zang ist Abteilungsleiter für Prozessketten und Anlagen am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) noch relativ gering. Darüber hinaus existieren noch immer Fragen bezüglich der Zuverlässigkeit alternativer Schmierstoffe in anspruchsvollen mehrstufigen Prozessen. In einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) geförderten Projekt ist eine Inline-Beschichtungsanlage für eine mehrstufige Umformung mit 30 Teilen pro Minute entwickelt und gebaut worden. Hierfür sind phosphatfreie Schmierstoffe auf Basis von Salz-Wachs, Polymer und Molybdändisulfid (MoS2) konsequent weiterentwickelt worden. VERSUCHSAUFBAU UND LABORVERSUCHE Als Musterprozess wird ein dreistufiger Prozess der Schondelmaier GmbH Presswerk verwendet, der schematisch in Bild 1 dargestellt ist. Der Prozess repräsentiert drei Hauptverfahren der Kaltmassivumformung: In der ersten Umformstufe wird ein Voll-Vorwärts-Fließpressen mit einer Reduzierung des Durchmessers von 27,3 mm auf 24 mm durchgeführt. Anschließend folgt in der zweiten Stufe ein Napf-Rückwärts-Fließpressen, bei dem an der Wirkfläche des Napfstempels mit Flächenpressungen von bis zu 1.800 N/mm² die höchsten tribologischen Lasten auftreten. Das Napfverhältnis (Tiefe/Durchmesser) beträgt ≈ 2,5 und die ursprüngliche Oberfläche vergrößert sich massivUMFORMUNG | MÄRZ 2016 51
massivUMFORMUNG Maerz 2016
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