Schmierstoffeinsparung bei Mehrstufenwerkzeugen durch kombinierte oxidische Verschleißschutzschichten aus α-Fe2O3 und amorphem SiO2
Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, M. Sc. Philipp Müller, M. Sc. Sipan Ceto, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen, Leibniz Universität Hannover - Prof. Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier, Dr. rer. nat. Ulrich Holländer, Institut für Werkstoffkunde, Leibniz Universität Hannover
96 Seiten - 77,00 EUR (sw, 55 teils farbige Abb., 10 Tab.)
ISBN 978-3-86776-687-6
Zusammenfassung
Bauteilgeometrien mit hohen Ziehverhältnissen können in der Blechumformung häufig nur mit Mehrstufenwerkzeugen hergestellt werden. In diesen muss aus Gründen der Verschleißreduzierung eine konstante Schmierung für jede Umformstufe gewährleistet werden.
Aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen besteht heute ein großes Interesse, die benötigte Zusatzschmierung, auf ein Minimum zu reduzieren. Zur Auswahl geeigneter Schichtsysteme für die Einsparung von Schmiermitteln in Mehrstufenwerkzeugen werden im Rahmen dieser Arbeit zunächst Grundlagenuntersuchungen in Form von Streifenziehversuchen durchgeführt, in welchen die applizierte Schmierstoffmenge variiert wird.
Anschließend wird die vielversprechendste Schicht auf einer Ziehmatrize eines Mehrstufenwerkzeuges appliziert und die Beeinflussung der tribologischen Verhältnisse untersucht und bewertet. Im Fokus steht hierbei eine Auswertung des Einflusses auf den Reibwert, die Ziehkraft, die Bauteilqualität und die Verschleißbeständigkeit der Werkzeugoberflächen.
Mit den durchgeführten Untersuchungen konnten Schichtsysteme identifiziert werden, mit denen sich der minimale notwendige Schmiermengenbedarf reduzieren lässt.
Förderhinweis
Das IGF-Vorhaben "Schmierstoffeinsparung bei Mehrstufenwerkzeugen durch kombinierte oxidische Verschleißschutzschichten aus α-Fe2O3 und amorphem SiO2" der Forschungsvereinigung EFB e.V. wurde unter der Fördernummer EFB/IGF 01IF21683N ) im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 618 erschienen und im EFB-Shop https://shop.efb.de und im Buchhandel erhältlich.
Summary
In sheet metal forming, component geometries with high drawing ratios can often only be produced using multistage tools. In order to reduce wear, constant lubrication must be guaranteed for each forming stage.
For ecological and economic reasons, there is great interest today in reducing the additional lubrication required to a minimum. In order to select suitable coating systems for saving lubricants in multistage tools, basic investigations are first carried out in the form of strip drawing tests in which the amount of lubricant applied is varied.
The most promising coating is then applied to a drawing die of a multistage tool and the influence on the tribological conditions is examined and evaluated. The focus here is on evaluating the influence on the coefficient of friction, the drawing force, the component quality and the wear resistance of the tool surfaces.
The investigations carried out made it possible to identify coating systems with which the minimum amount of lubricant required can be reduced.
Inhaltsverzeichnis
Zusammenfassung
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis und Formelzeichen
1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Tribologie
2.2 Verschleiß
3 Zielsetzung und Aufgabenstellung
4 Materialien und Methoden
4.1 Werkstoffe
4.2 Beschichtungsprozesse
4.3 Streifenziehversuche
4.4 Versuchswerkzeug
4.5 Schichtanalyse und -charakterisierung
4.5.1 Rasterelektronenmikroskopie und energiedispersive Röntgenspektroskopie
4.5.2 Konfokale Lasermikroskopie
4.5.3 Stift-Scheibe-Tribometer
5 Grundlegende Versuche zur thermischen Laserbehandlung
6 Reibuntersuchungen am Tribometer
6.1 Versuchsprogramm
6.2 Reibwertmessungen
6.3 Oberflächenanalysen nach Reibbelastung
6.4 Bewertung der Tribometerversuche
7 Streifenziehversuche mit oberflächenmodifizierten Formköpfen
7.1 Schichtherstellung und Charakterisierung
7.2 Ziehversuche: Versuchsreihe 1
7.3 Ziehversuche Versuchsreihe 2
7.4 Bewertung der Streifenziehversuche
8 Werkzeugversuche
8.1 Beschichtungsprozess
8.2 Versuche
8.3 Bewertung
9 Schlussfolgerung und Ausblick
9.1 Wissenschaftlich-technischer und wirtschaftlicher Nutzen der Ergebnisse für KMU
10 Literaturverzeichnis
