Dry Full Forward Extrusion by Textured Workpieces and Self-Lubricating Tool Coatings (E-Book)

Autor:
Hild, Rafael
ISBN
978-3-86359-905-8
39,00 €
Inkl. 7% MwSt.

Quick Overview

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Aus ökonomischen, ökologischen und legislativen Gründen ist es notwendig Schmierstoffe zu substituieren. Insbesondere in der Kaltmassivumformung ist dies aufgrund von hohen Belastungen schwer umsetzbar. Der Ansatz dieser Dissertation ist es mithilfe einer vom Institut für Oberflächentechnik entwickelten Werkzeugbeschichtung und einer Texturierung der Halbzeuge eine Trockenumformung zu ermöglichen. Die Ergebnisse haben eine Machbarkeit gezeigt, jedoch ist adhäsiver Verschleiß ein Problem.

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In der Kaltmassivumformung treten aufgrund der großen Querschnittsveränderung hohe Kontaktnormalspannungen, relativ Geschwindigkeiten und dissipationsbedingt hohe Temperaturen am Werkzeug auf. Um diesen Belastungen des Werkzeugs entgegenzuwirken werden herkömmlich Konversionsschichten sowie Seifen auf den Werkstücken aufgebracht. Konversionsschichten müssen in bis zu zehn Prozessschritten aufgebracht werden und nach der Umformung entfernt werden. Dies führt zu einem wirtschaftlichen Nachteil durch die zusätzlichen Prozessschritte. Außerdem sind Schmierstoffe gesundheitsschädlich und ökologisch bedenklich. Aus diesen Gründen ist es notwendig der Substitution von Schmierstoffen werkzeug- sowie werkstückseitig zu begegnen und eine trockene Massivumformung zu gewährleisten. Als Ansatz wurde die Applikation einer selbstschmierenden Werkzeugbeschichtung sowie die Texturierung von Werkstücken zur Reduktion der Reibschubspannung und damit der Ermöglichung des trockenen Vollvorwärtsfließpressens untersucht. Dabei wurde in einem ersten Schritt untersucht inwiefern Oberflächentexturen die Reibschubspannung unter trockenen tribologischen Randbedingungen reduzieren. Hierbei wurde gezeigt, dass durch eine definierte Selektion einer Oberflächentextur die Reibschubspannung unter Lasten der Kaltmassivumformung reduziert wird. Darüber hinaus wurde eine am Institut für Oberflächentechnik (IOT) entwickelte selbstschmierende Werkzeugbeschichtung untersucht. Der Fokus lag dabei auf der Reduktion von Reibung und Verschleiß unter Betrachtung der Wechselwirkungen zwischen texturierten Halbzeugen und beschichteten Werkzeugen. Die Untersuchungen des Analogieprüfstandes wurden auf das Vollvorwärtsfließpressen übertragen. Unter trockenen tribologischen Randbedingungen und Verwendung von selbstschmierenden Beschichtungen sowie Werkstücktextur traten vergleichbare bis hin zu niedrigeren Stempelkräften auf als unter geschmierten Randbedingungen. Der Wirkmechanismus wurde mithilfe eines neu entwickelten Reibmodells abgebildet und bildete den Prozess mit einer höheren Genauigkeit als herkömmliche Reibmodelle ab. Abschließend wurde der Verschleiß beim trockenen VVFP untersucht und festgestellt, dass vorrangig adhäsiver Verschleiß auftritt. In weiteren Untersuchungen muss der Verschleiß mithilfe einer Werkzeugbeschichtung reduziert werden, um einen wirtschaftlich relevanten Prozess zu erzeugen.

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Autor Hild, Rafael
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Erscheinungsdatum 30.09.2020
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In der Kaltmassivumformung treten aufgrund der großen Querschnittsveränderung hohe Kontaktnormalspannungen, relativ Geschwindigkeiten und dissipationsbedingt hohe Temperaturen am Werkzeug auf. Um diesen Belastungen des Werkzeugs entgegenzuwirken werden herkömmlich Konversionsschichten sowie Seifen auf den Werkstücken aufgebracht. Konversionsschichten müssen in bis zu zehn Prozessschritten aufgebracht werden und nach der Umformung entfernt werden. Dies führt zu einem wirtschaftlichen Nachteil durch die zusätzlichen Prozessschritte. Außerdem sind Schmierstoffe gesundheitsschädlich und ökologisch bedenklich. Aus diesen Gründen ist es notwendig der Substitution von Schmierstoffen werkzeug- sowie werkstückseitig zu begegnen und eine trockene Massivumformung zu gewährleisten. Als Ansatz wurde die Applikation einer selbstschmierenden Werkzeugbeschichtung sowie die Texturierung von Werkstücken zur Reduktion der Reibschubspannung und damit der Ermöglichung des trockenen Vollvorwärtsfließpressens untersucht. Dabei wurde in einem ersten Schritt untersucht inwiefern Oberflächentexturen die Reibschubspannung unter trockenen tribologischen Randbedingungen reduzieren. Hierbei wurde gezeigt, dass durch eine definierte Selektion einer Oberflächentextur die Reibschubspannung unter Lasten der Kaltmassivumformung reduziert wird. Darüber hinaus wurde eine am Institut für Oberflächentechnik (IOT) entwickelte selbstschmierende Werkzeugbeschichtung untersucht. Der Fokus lag dabei auf der Reduktion von Reibung und Verschleiß unter Betrachtung der Wechselwirkungen zwischen texturierten Halbzeugen und beschichteten Werkzeugen. Die Untersuchungen des Analogieprüfstandes wurden auf das Vollvorwärtsfließpressen übertragen. Unter trockenen tribologischen Randbedingungen und Verwendung von selbstschmierenden Beschichtungen sowie Werkstücktextur traten vergleichbare bis hin zu niedrigeren Stempelkräften auf als unter geschmierten Randbedingungen. Der Wirkmechanismus wurde mithilfe eines neu entwickelten Reibmodells abgebildet und bildete den Prozess mit einer höheren Genauigkeit als herkömmliche Reibmodelle ab. Abschließend wurde der Verschleiß beim trockenen VVFP untersucht und festgestellt, dass vorrangig adhäsiver Verschleiß auftritt. In weiteren Untersuchungen muss der Verschleiß mithilfe einer Werkzeugbeschichtung reduziert werden, um einen wirtschaftlich relevanten Prozess zu erzeugen.

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Adresse

Institut für Industriekommunikation und Fachmedien (IIF) GmbH an der RWTH Aachen

Steinbachstr. 25
52074 Aachen
Deutschland