Verschleißreduktion beim Tiefziehen von X 5 CrNi 18-10

Kuwer, Christian-Jürgen; Klocke, Fritz

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-19836

Verschleißreduktion beim Tiefziehen von X 5 CrNi 18-10 = Wear reduction at deep drawing of AISI 304

Kuwer, Christian-Jürgen (Author)

2007

VerantwortlichkeitsangabeChristian-Jürgen Kuwer

ImpressumAachen : Shaker 2007

UmfangVIII, 137 S. : Ill., graph. Darst.

ISBN978-3-8322-6474-1

ReiheBerichte aus der Produktionstechnik ; 2007,22

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zsfassung in engl. und dt. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Klocke, Fritz (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-07-20

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-19836
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/62427/files/Kuwer_Christian-Juergen.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/62427/files/Kuwer_Christian-Juergen.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Adhäsion (Genormte SW) ; Abrasiver Verschleiß (Genormte SW) ; Tiefziehen (Genormte SW) ; Werkzeugverschleiß (Genormte SW) ; Schmierstoff (Genormte SW) ; Nicht rostender Stahl (Genormte SW) ; Werkzeuggeometrie (Genormte SW) ; Keramik <Technik> (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Stahlblech (frei) ; Chrom-Nickel-Stahl (frei) ; Tiefziehen (frei) ; Werkzeugverschleiß (frei) ; Verschleißschutz (frei) ; UMFOTF100 (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Die Verschleißreduktion beim Tiefziehen von X 5 CrNi 18-10 stand im Mittelpunkt der gezeigten Untersuchungen. Dieser Werkstoff, ein austenitischer, rostfreier Stahl, ist von besonderem Interesse für Anwendungen der Blechumformung. Die Herausforderung bei der Blechumformung dieses Werkstoffs liegt vornehmlich in seinem hohen Bestreben zur Adhäsion sowie in der durch eine starke Kaltverfestigung bedingten abrasiven Wirkung. Es wurde gezeigt, dass heutzutage eine Reihe unterschiedlichster Ansätze verfolgt werden, den beim Tiefziehen auftretenden Verschleiß zu reduzieren bzw. die Verschleißmechanismen in der Art zu beeinflussen, dass sich sowohl die Standzeit der Werkzeuge als auch die Oberflächen der Bauteile in ökonomisch vertretbaren Bereichen befinden. Die unterschiedlichen Ansätze aktueller Forschungsarbeiten beschränken sich jeweils auf die Optimierung eines prozessspezifischen Parameters, ohne eine ganzheitliche Betrachtung des Systems vorzunehmen. Dadurch sind bislang eine Reihe unterschiedlicher Insellösungen erarbeitet worden, deren Wechselwirkungen untereinander nahezu unbekannt sind. Innerhalb der gezeigten Untersuchungen wurden die bereits bekannten Insellösungen teilweise aufgenommen und teilweise neue Ansätze zur Verschleißreduktion verfolgt. Grundsätzlich konnte gezeigt werden, dass die primären einflussnehmenden Parameter, unter der Maßgabe, dass der Werkstückwerkstoff als unveränderlich anzusehen ist, die Werkzeugaktivfläche, die Schmierung und die Werkzeuggeometrie sind. Diese drei zunächst unabhängigen Optimierungsansätze wurden autark voneinander verfolgt. Hierzu sind unterschiedlichste Reibungs- und Verschleißuntersuchungen durchgeführt worden. Für die Aktivfläche und die Ziehkantengeometrie konnten auf direktem Wege ideale Parameter elaboriert werden. Innerhalb der Untersuchungen zum Einfluss der Schmierung auf das Verschleißverhalten des betrachteten Gesamtsystems gelang dies nicht auf Anhieb. Erst durch die Kombination und die wechselseitige Beeinflussung von Werkzeugaktivfläche und gewählter Schmierung konnte auch hier eine effektive Optimierung erzielt werden. Die so gefundenen Konzepte zur Verschleißreduktion beim Tiefziehen von 1.4301 wurden innerhalb einer Verifikation miteinander verquickt. Durch die Superpositionierung der einzelnen Ansätze wurde eine ganzheitliche Synthese abgeleitet. Die Verifikation dieser Synthese, die eine nachhaltige und unter ökologischen Gesichtspunkten sinnvolle Verschleißreduktion des betrachteten Systems eröffnet, mündete in einer grundlegenden Beweisführung. Durch die Überführung der abgeleiteten Theorie in den industriellen Serieneinsatz wird eine effektive Verbesserung der Werkzeugstandzeiten sowie der Bauteilqualitäten erwartet. Unter Berücksichtigung der betrachteten Rahmenbedingungen ist es so möglich, unter ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten zukünftig eine effiziente Blechumformung einzusetzen.

The focus of the analyses undertaken was in reducing wear during the deep drawing of AISI 304. This material, which belongs in the category of austenitic stainless steels, is of particular interest for sheet-metal forming applications. The challenge in sheet-forming this material primarily lies in its high proneness towards adhesion as well as in an abrasive effect caused by high levels of strain hardening. It was revealed that a number of very different approaches are nowadays being adopted in order to reduce the wear arising during the deep-drawing process and to influence the wear mechanisms in such a way that both the tool life and the part surfaces are viable from an economic point of view. The various approaches in current research work limit themselves to optimizing a process-specific parameter without viewing the system as a whole. This has led to a series of different stand-alone solutions. The interactions of these solutions with each other are virtually unknown. Within the framework of the analyses presented here, some of the previously created stand-alone solutions were taken up and some new approaches were followed for the purposes of achieving wear reduction. Assuming that the workpiece material is viewed as constant, it was revealed that the primary influencing parameters are formed by the active surface of the tool, the lubrication and the tool geometry. These three apparently independent optimization approaches were followed independently of each other. To do this, different friction and wear tests were carried out. For the active surface and the geometry of the drawing radius it was possible to elaborate on ideal parameters in a direct way. This was not particularly easy to achieve when analyzing the effect of the lubrication on the wear behavior of the entire system under consideration. It was only with the combination of and thus the interaction between the active surface of the tool and the chosen lubrication that effective optimization measures could be obtained. The concepts derived from this for reducing wear during the deep drawing of AISI 304 were brought together and verified. By superpositioning the individual approaches, an integrated synthesis was derived. The verification of this synthesis, which paves the way for the sustainable and ecologically sound wear reduction of the entire system under consideration, resulted in a fundamental proof of theory. By putting the theory to the test in industrial series production, an effective improvement in tool life as well as in part quality is expected. Taking the presented framework conditions into account, it will thus be possible in future to achieve efficient sheet-metal forming, both from an economic and ecological point of view.

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