Geringere Kontaktzeit senkt Werkzeugverschleiß beim Schmieden

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IPH Institut für integrierte Produktion Hannover gGmbH

In Bild 7 ist der Einfluss der Querschnittsflächenreduktion s auf den Werkzeugverschleiß dargestellt. Die zuvor begründeten Beobachtungen, zu denen der mit durchschnittlich circa 0,71 nm siebenmal höhere Verschleiß an den Schiebern gegenüber den Begrenzungen sowie ein erhöhter Verschleiß auf der linken gegenüber der rechten Seite zählen, sind hier ebenfalls zu sehen. Bei allen Werkzeugen außer der linken Begrenzung ist zu erkennen, dass die Höhe des Verschleißes bei einer Wahl von s = 60 % geringer ist als der durchschnittliche Verschleiß je Werkzeug. Besonders deutlich ist dies am linken Schieber zu erkennen, an dem für s = 60 % die Verschleißtiefe um circa 20 % geringer ist als bei s = 30 %. Grund dieser Tendenz ist die Vorformgeometrie, die bei größeren Werten für s der Endgeometrie näher ist, wodurch die kontaktzeitabhängige Belastung und somit der Verschleiß reduziert wird.

Höhere Querschnittsflächenreduktion und Lageversatz reduzieren Verschleiß

Zusammenfassend wurde eine Verschleißuntersuchung am mehrdirektionalen Schmiedegesenk mit einer querkeilgewalzten Vorform unter Variation des Schulterwinkels, der Querschnittsflächenreduktion und des Lagerversatzes durchgeführt. Der Verschleiß wurde simulativ, basierend auf dem Ansatz nach Archard, berechnet und in Millimetern angegeben. Kernerkenntnisse waren, dass der Verschleiß an formgebenden Werkzeugen primär von der Kontaktzeit und der Reibung mit dem querkeilgewalzten Bauteil abhängt. Ein geringer Lagerversatz, ein Schulterwinkel von maximal a = 50° und eine hohe Querschnittsflächenreduktion führen alle zu einer, relativ gesehen, geringeren Kontaktzeit und wirken sich dadurch positiv auf die Verschleißtiefe aus. Die Untersuchung sollte durch eine Erweiterung und Verfeinerung vertieft und die Ergebnisse anschließend experimentell validiert werden. Damit ist es Unternehmen zukünftig möglich, die Standzeit und damit die Wirtschaftlichkeit des mehrdirektionalen Schmiedens besser abzuschätzen.

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Literatur

[1] Behrens, Bernd-Arno; Stonis, Malte; Rasche, Neelam: Influence of the forming angle in cross wedge rolling on the multi-directional forging of crankshafts. In: International Journal of Material Forming. Springer-Verlag France, 2016, DOI: 10.1007/s12289-016-1326-3

* Neelam Frederike Rasche ist Projektingenieurin am Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) in 30419 Hannover

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