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Massivumformen

Stoffflussverhalten und Werkzeugverschleiß beim gratlosen Präzisionsschmieden

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Diese drei Grundarten der Formfüllung unterscheiden sich signifikant durch charakteristische Unterschiede in der Höhe des Kontaktdruckes sowie des Fließweges und der Fließgeschwindigkeit des Materials an der Kontaktfläche zum Werkzeug. Die-se Parameter sind wichtige Einflussgrößen auf die wirkenden Verschleißmechanismen.

Die Werkzeuge der Warmmassivumformung unterliegen hohen mechanischen Beanspruchungen, die sich in oberflächennahen Bereichen mit thermischen, tribologischen und chemischen Beanspruchungen überlagern und die Lebensdauer der Werkzeuge entscheidend beeinflussen. Aufgrund ihrer Überlagerung können diese Einflussgrößen nicht unabhängig voneinander betrachtet werden.

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Verschleißwiederstand und Standmenge der Schmiedewerkzeuge kann erhöht werden

Durch mechanische Beanspruchungen treten während des Umformens an der Oberfläche des Werkzeugs Kontaktnormalspannungen auf, die ein Vielfaches der Fließspannung des Werkstückwerkstoffs betragen und zu Rissbildung im Werkzeug führen können. Die tribologische Beanspruchung wird dargestellt durch die Relativbewegungen zwischen dem sich plastisch verformenden Werkstück und der Werkzeugoberfläche. In der Kontaktzone wirken die grundlegenden Verschleißmechanismen Abrasion, Adhäsion, Tribooxidation (Reiboxidation) und Oberflächenzerrüttung in Kombination und führen zu Materialabtrag und Aufrauung der Gravuroberfläche.

In der Warmmassivumformung ist das Werkzeug darüber hinaus hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Da die Anlasstemperatur der Werkzeugteile nicht überschritten werden darf, ist meist eine regelmäßige Kühlung erforderlich, die in der Regel nach jeder Abschmiedung zusammen mit dem Schmierstoff aufgebracht wird. Dies führt zu stark wechselnden Temperaturen sowie inneren Spannungen und damit oftmals zu Rissbildungen.

Kühlschmierstoffe erhöhen Werkzeugstandzeit beim Gesenkschmieden

Zur Erhöhung der Werkzeugstandzeit und zum Erreichen der geforderten Bauteilqualität besteht beim Gesenkschmieden weiterhin die Notwendigkeit, das Gesenk zu schmieren. Meist werden als Kühlschmierstoffe Suspensionen aus Wasser oder Öl und Graphit eingesetzt. Alternativ zu diesen schwarzen Kühlschmierstoffen wird statt Graphit in seltenen Fällen weißes Bornitrid verwendet.

Über die Kühlschmierung hinaus gibt es eine Vielzahl von Entwicklungsansätzen, den Verschleißwiderstand und damit die Standmenge von Schmiedewerkzeugen zu erhöhen.

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