Präzise Herstellung der Werkzeuge sichert fehlerfreien Umformprozess

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Universität Hannover Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen

Das verbesserte Verschleißverhalten wird auf die durch das Erodieren aufgehärteten Randschichten zurückgeführt. Die beim Erodieren entstehenden oberflächennahen Gefügeveränderungen könnten somit als Verschleißschutzschichten für Werkzeuge der Warmmassivumformung dienen.

Werkzeuge mit hohen Stromstufen für gehärtete Randschichten

Die Entstehung dieser Schichten ist abhängig von dem zu bearbeitenden Werkstoff sowie in erheblichem Maße von den Fertigungsparametern. Vor allem die Stromstufe beeinflusst die Ausbildung der Schichten erheblich. Um die Ausbildung der gehärteten Randschichten zu verstärken, werden gezielt Werkzeuge mit hohen Stromstufen gefertigt.

Am IFUM werden derzeit weiterführende Forschungsarbeiten durchgeführt, um das Einsatzverhalten unterschiedlich gefertigter Warmarbeitswerkzeuge zu untersuchen. In den dargestellten Arbeiten werden aktuelle Forschungsergebnisse diskutiert.

Tribologische Belastung bei der Warmmassivumformung hoch

Bei Werkzeugen für die Warmmassivumformung stellt die tribologische Belastungskomponente eine vergleichsweise starke Beanspruchung dar, da mit steigender Temperatur die Reibung zunimmt [4]. Der Reibwert hängt außer von den Temperaturen auch von den topografischen Strukturen der Reibpartner ab. Die Topografie der erodierten Proben unterscheidet sich stark von der der hart- und weichbearbeiteten.

Um einen Zusammenhang zwischen dem Fertigungsverfahren, der Topografie, den Reibeigenschaften und dem Einsatzverhalten im Schmiedeprozess zu ermitteln, werden zunächst dreidimensionale Topografiemessungen und Ringstauchversuche durchgeführt. Die Topografiemessungen erfolgen mit einem hochauflösenden taktilen Rauheitsmessgerät T8000RC der Firma Hommel Etamic. Die Ringstauchversuche zur Ermittlung der Reibwerte werden auf einer Spindelpresse der Firma Weingarten mit einer Nennkraft von 2500 N durchgeführt.

Erodieren führt zu besonders rauer, isotroper Oberfläche

Beim Erodieren wird die Werkzeugelektrode bis auf einen schmalen Bearbeitungsspalt an das Werkstück herangefahren. Die Elektrode besitzt die negative Form des zu fertigenden Werkstückes, sodass sich ein konstanter Spalt ausbildet.

Der Abtrag resultiert aus einem elektrischen Funkenüberschlag zwischen Werkzeugelektrode und Werkstück bei Temperaturen zwischen 4000 und 20000 °C. Es entstehen auf der Oberfläche charakteristische Abtragkrater, welche zu einer besonders rauen, isotropen Topografie führen.

Rückschlüsse auf Einsatzverhalten der Werkzeuge im Schmiedeprozess

Um die Topografien in Abhängigkeit vom Fertigungsverfahren zu charakterisieren, werden die Traglastkurven (Abbott-Kurven) aus den Topografiemessungen ausgewertet. In den Bildern 3 bis 5 sind exemplarisch Abbott-Kurven einer gedrehten sowie von zwei erodierten Werkzeugoberflächen dargestellt. Bei den erodierten Proben wurde die Stromstärke variiert.

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