Bei Schmiedewerkzeugen wird Verschleißschutz immer wichtiger

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Adhäsion beeinflusst Maßhaltigkeit bei der Aluminium-Massivumformung

Die Hauptursache für Werkzeugverschleiß bei der Aluminium-Massivumformung sind Kaltaufschweißungen auf dem Gesenk. Sie entstehen bei direktem Kontakt zwischen den Reibpartnern durch atomare Wechselwirkung. Das Anhaften von Aluminium und die Relativbewegung zwischen den Reibpartnern führen zum Abscheren des am Gesenk klebenden Aluminiums.

Das abgescherte Aluminium bleibt zum Teil auf der Gesenkoberfläche kleben und führt somit zu einer höheren Oberflächenrauheit. Ferner beeinträchtigt es die Maßhaltigkeit der zu schmiedenden Bauteile. Die Einflussfaktoren auf die Adhäsionsneigung zeigt Bild 1. In Zusammenarbeit mit dem Laser Zentrum Hannover e. V. (LZH) werden im Rahmen des DFG-Forschungsprojekts „Keramik-Stahl-Werkstoffverbundschichten als Verschleißschutz in der Aluminium-Massivumformung“ potenziell adhäsionsmindernde Schichten entwickelt und untersucht.

Modellwerkzeug zum Quantifizieren der Adhäsion

Um die Adhäsion zu quantifizieren, wurde ein Modellwerkzeug entwickelt, mit dem sich die auf die Gravur wirkende Normalspannung und die Tangentialgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück während des Umformens variieren lassen. Während des Schmiedeprozesses werden zusätzlich Werkzeug- und Werkstücktemperatur variiert. Um die Einflüsse separat quantifizieren zu können, folgt der Versuchsplan der sogenannten One-by-one-Factor-Methode.

Zur Reibwertermittlung nutzt man Ringstauchversuche. Der dabei verwendete Versuchsaufbau wurde ursprünglich zur Reibwertbestimmung zwischen Stahlwerkstoffen entwickelt, er eignet sich jedoch auch zur Ermittlung von Reibfaktor und -koeffizient zwischen Aluminium und Stahl. Um die Reibkoeffizienten bei unterschiedlicher Geometrie, Oberflächenqualität und Umformtemperatur zu bestimmen, werden die Versuche sowohl simulativ als auch praktisch durchgeführt.

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