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Entwicklung eines optimierten Kühl-/Schmierkonzeptes für keramisch beschichtete Umformwerkzeuge

Laufzeit:01.09.2008 – 31.08.2014
Förderung:DFG
Kontakt:massivumformungifum.uni-hannover.de

Motivation:

Schmiedewerkzeuge unterliegen schlagartig auftretenden Temperaturwechseln (Thermoschocks), welche durch den Kontakt mit dem heißen Schmiedeteil und der im Prozess zeitlich folgenden Abkühlung durch das aufgebrachte Kühlschmiermittel bedingt werden. Die durch konventionelle Kühlmethoden verursachten Thermoschocks führen zur fortlaufenden Schwächung der Verschleißschutzschicht durch Rissinitiierung. Im Verlauf der Einsatzzeit bilden sich netzwerkartige Temperaturwechselrisse aus, die abrasiven Verschleiß begünstigen und letztendlich zum Versagen der Werkzeuge führen. Das Kühlen und Schmieren erfolgt konventionell durch den Einsatz einer Kombination aus Kühl- und Schmierverfahren, der Kühlschmierung. Die Menge des Trägermediums Wasser und die dadurch erzielbare Kühlwirkung werden dabei im Wesentlichen durch die erforderliche Schmiermittelmenge vorgegeben. Eine gezielte Steuerung der Kühlung durch Vorgabe einer be­stimmten Wassermenge pro Fläche und Zeit ist daher nach konventionellen Methoden nicht möglich. Um eine gezielte Steuerung des Abkühlprozesses zu ermöglichen, ist der Kühlschmierprozess nach seinen Funktionen in zwei unabhängig voneinander ablaufende Vorgänge, Kühlen und Schmieren, zu trennen und einzeln zu entwickeln.

Zielsetzung:

Ziel des Forschungsvorhabens war die Erhöhung der Standmenge keramisch beschichteter Umformwerkzeuge durch die Entwicklung eines angepassten Kühl-/ Schmierkonzeptes zur Vermeidung von Thermoschocks. Um eine gezielte Steuerung des Abkühlprozesses zu ermöglichen, sollte der Kühlschmierprozess nach seinen Funktionen in zwei unabhängig voneinander ablaufende Vorgänge, Kühlen und Schmieren, getrennt und einzeln entwickelt werden (Abbildung 1). Neben der Beeinflussung des örtlich und zeitlich erzielbaren Temperaturverlaufs sollte die funktionale Trennung der beiden Vorgänge den Einsatz einer neuen Schmierungstechnologie wie z. B. die Gesenkschmierung mittels elektrostatischer Pulverauftragung ermöglichen, welche es zu untersuchen galt.

Abbildung 1: Anpassung der Werkzeugschmierung zur Reduzierung der Thermoschockbelastung keramisch beschichteter Werkzeuge

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