Substitution der konventionellen Gesenkschmierung durch Einsatz von selbstschmierenden Rohteilen im Sinterschmieden II

Das konventionelle Phosphatierungsverfahren, das zur Herstellung von Schmiermittel-Trägerschichten beim Kaltumformen verwendet wird, ist von Natur aus kostenintensiv, zeitaufwendig und umweltschädlich. In der ersten Phase dieser Forschung wurde erfolgreich eine nachhaltige Alternative demonstriert: Die Nutzung der inhärenten Porosität pulvermetallurgischer (PM) Halbzeuge als internes Schmiermittelreservoir, das unter mechanischer Belastung Öl freisetzt und so die konventionelle Schmierung der Form ersetzt. In der zweiten Phase besteht das primäre Ziel darin, das kritische Gleichgewicht zwischen der Maximierung des internen Ölreservoirs (das eine hohe Porosität erfordert) und der Aufrechterhaltung einer ausreichenden Formbarkeit des Materials zu optimieren. Um dies zu erreichen, werden die optimalen Parameter für das Pulverpressen und Sintern systematisch ermittelt. Darüber hinaus werden im Rahmen des Projekts umfassende Untersuchungen durchgeführt, um das am besten geeigneten Schmiermittel auszuwählen. Zusätzlich werden unterschiedliche Infiltrationszeit für das Eintauchen der PM-Halbzeuge in das Schmiermittel untersucht.

Um die Wirksamkeit dieser selbstschmierenden Rohlinge unter realistischen Bedingungen richtig zu bewerten, werden die PM-Komponenten unter Verwendung von Vorwärts-Fließpressen getestet. Beim Fließpressen entstehen auf natürliche Weise hohe Gleitwege und massive Oberflächenausdehnungen, die für die genaue Berechnung quantitativer Reibungsfaktoren erforderlich sind, sodass ein direkter Vergleich mit konventionell beschichteten Werkstücken möglich ist. Parallel dazu werden Finite-Elemente-Simulationen (FE) in großem Umfang zur Konstruktion und Analyse der Fließpressverfahren eingesetzt. Das Gurson-Tvergaard-Needleman-Modell (GTN) wird verwendet, um das Verhalten poröser PM-Komponenten zu modellieren und das plastische Verformungs- und Verdichtungsverhalten der porösen PM-Komponenten vorherzusagen. Schließlich werden im Rahmen des Projekts zwei extreme Anwendungsfälle untersucht. Der erste Ansatz konzentriert sich auf die vollständige Ausstoßung des Schmiermittels während des Umformprozesses, um ein hochverdichtetes, langlebiges „Wellen”-Bauteil herzustellen, das hohen dynamischen Belastungen standhält. Der zweite Ansatz zielt bewusst auf die Erhaltung des Schmiermittels innerhalb des PM-Bauteils nach der Umformung ab, um ein selbstschmierendes „Lager”-Bauteil zu schaffen, das von verbesserten Notlaufeigenschaften profitiert.