Einsatz konversionsschichtfreier Schmierstoffe bei der Kaltmassivumformung rostfreier Stähle
von Patrick Roland VolkeDie Verfahren der Kaltmassivumformung zeichnen sich durch eine effiziente Herstellung hochbelastbarer Bauteile mit einer endkonturnahen Geometrie aus. Die Erweiterung des Werkstoffspektrums von un- und niedriglegierten Stählen hin zu höherfesten, korrosionsbeständigen Stählen ermöglicht die Erweiterung des Einsatzspektrums.
Das aktuell in der Kaltmassivumformung rostfreier Stähle eingesetzte Schmierstoffsystem ist mit ökologischen und ökonomischen Problemen behaftet, wodurch der Einsatz in der industriellen Praxis erschwert wird. Die Einschichtschmierstoffe als mögliche Alternativen sind bisher für die Umformung rostfreier Stähle noch unzureichend untersucht. Zusätzlich ist der Einsatz aufgrund der temperaturabhängigen Leistungsfähigkeit und der prozessbedingten Schmierstoffausdünnung herausfordernd. Die numerische Temperaturbestimmung ist aufgrund der theoretischen Abbildung der Wärmeübertragung mit Fehlern behaftet. Die Methoden zur quantitativen Schichtdickenbestimmung, die in der Blechumformung schon verbreitet sind, sind auf die Kaltmassivumformung bisher nicht übertragbar.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Leistungsfähigkeit von Einschichtschmierstoffsystemen unter tribologischen Lasten von Kaltmassivumformprozessen rostfreier Stähle bestimmt. Zur Verbesserung der Temperaturbestimmung in numerischen Simulationen wurden Wärmeübergangskoeffizienten unter Berücksichtigung des in der Kaltmassivumformung herrschenden Lastkollektivs bestimmt. Die Bestimmung der quantitativen Schmierstoffschichtdickenverteilung bietet die Möglichkeit zur Bewertung der vorliegenden Schmierstoffausdünnung. Hierfür wurde eine Methodik zur Validierung von Fluoreszenzfarbstoffen zur Schmierstoffschichtdickenmessung mittels Fluoreszenzspektroskopie entwickelt.
Das aktuell in der Kaltmassivumformung rostfreier Stähle eingesetzte Schmierstoffsystem ist mit ökologischen und ökonomischen Problemen behaftet, wodurch der Einsatz in der industriellen Praxis erschwert wird. Die Einschichtschmierstoffe als mögliche Alternativen sind bisher für die Umformung rostfreier Stähle noch unzureichend untersucht. Zusätzlich ist der Einsatz aufgrund der temperaturabhängigen Leistungsfähigkeit und der prozessbedingten Schmierstoffausdünnung herausfordernd. Die numerische Temperaturbestimmung ist aufgrund der theoretischen Abbildung der Wärmeübertragung mit Fehlern behaftet. Die Methoden zur quantitativen Schichtdickenbestimmung, die in der Blechumformung schon verbreitet sind, sind auf die Kaltmassivumformung bisher nicht übertragbar.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Leistungsfähigkeit von Einschichtschmierstoffsystemen unter tribologischen Lasten von Kaltmassivumformprozessen rostfreier Stähle bestimmt. Zur Verbesserung der Temperaturbestimmung in numerischen Simulationen wurden Wärmeübergangskoeffizienten unter Berücksichtigung des in der Kaltmassivumformung herrschenden Lastkollektivs bestimmt. Die Bestimmung der quantitativen Schmierstoffschichtdickenverteilung bietet die Möglichkeit zur Bewertung der vorliegenden Schmierstoffausdünnung. Hierfür wurde eine Methodik zur Validierung von Fluoreszenzfarbstoffen zur Schmierstoffschichtdickenmessung mittels Fluoreszenzspektroskopie entwickelt.