Numerische Verschleißberechnung für Schmiedewerkzeuge unter Berücksichtigung lokaler Härteveränderungen bei zyklisch-thermischer Beanspruchung

Während des Schmiedens wirken auf die Werkzeugoberfläche u. a. große mechanische, thermische und tribologische Belastungen, welche Materialabtrag zur Folge haben. Die Konsequenz ist der Ausfall der Werkzeuge aufgrund von Geometrieabweichungen des Schmiedeteils oberhalb tolerierbarer Grenzen. Die zyklisch auftretende thermische Werkzeugbelastung beeinflusst das Randschichtgefüge und somit die Härte der Werkzeugrandschicht. Da der Verschleißfortschritt werkzeugseitig stark von der Härte abhängt, ist für eine Kenntnis des zu erwartenden Werkzeugverschleißes bereits in der Auslegungsphase von Schmiedeprozessen die Werkzeughärteentwicklung zu berücksichtigen. Zur Abbildung der zyklisch-thermischen Beanspruchung an der Schmiedewerkzeugoberfläche werden Thermoschockversuche ausgelegt und durchgeführt. Anschließend werden Härtekurven bestimmt und anhand von Unterroutinen für die numerische Verschleißberechnung bei Nutzung der FEM aufgearbeitet. Eine Validierung der numerischen Berechnungsergebnisse mit experimentellen Ergebnissen zeigt eine deutliche Verbesserung der Verschleißberechnung bei Verwendung von Härtekurven unter zyklisch- thermischer Beanspruchung gegenüber der Nutzung von Anlasskurven.