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EFB-Forschungsbericht Nr. 115

Minimierung der Schmierstoffmenge bei der Umformung von Tiefziehblechen unterschiedlicher Oberflächenfeingestalt

efb115.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Dieter Schmoeckel, Dipl.-Ing. Johannes Staeven, Dipl.-Ing. Jan Filzek, Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der Technischen Universität Darmstadt

186 Seiten (Sw 153 Abb., 1 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-247-2

Preis (Digital) EUR 78,00

Preis (Print) EUR 87,70

Schlagworte: tribologisch

Zusammenfassung

Aufgrund fertigungsbedingter Schwankungen, beispielsweise bei der Blechherstellung, ist es z. Zt. nicht möglich, die tribologischen Bedingungen über längere Zeiträume konstant zu halten. Vor dem Hintergrund wachsender Bauteilkomplexität und fortschreitender Automatisierungs- und Flexibilisierungsbestrebungen erlangt diese Problematik besonders in der Karosserieteilefertigung zentrale Bedeutung. Sollen entsprechende Fertigungskonzepte realisiert werden, so muß es gelingen, wenigstens annähernd schwankungsfreie tribologische Verhältnisse sicherzustellen.  In der Praxis behilft man sich häufig damit, die aufgetragene Schmierstoffmenge zu erhöhen, um damit Schwankungen in den Prozeßbedingungen vorzubeugen. Dies kann aber weder im Hinblick auf eine wirtschaftliche noch auf eine umweltverträgliche Fertigung der richtige Weg sein.

Benötigt werden Kenngrößen, die den Anwender in die Lage versetzen, beispielsweise auf Schwankungen der Blechoberfläche bereits im Vorfeld der Fertigung durch gezielte Veränderung des Schmierfilmauftrags zu reagieren, wobei dessen Minimierung im Vordergrund des Interesses steht.
Die im Rahmen dieses Projektes durchgeführten Streifenziehversuche haben gezeigt, daß in Abhängigkeit von der Topografie des Bleches eine charakteristische Schmierstoffmenge existiert, ab der sich das tribologische Verhalten ändert.
Die charakteristische Schmierstoffmenge kann durch die Vermessung der Oberfläche bestimmt werden. Das Leervolumen der Topografie entspricht der charakteristischen Schmierstoffmenge, wenn die Einglättung der Spitzen und der Welligkeit der Topografie infolge des tribologischen Kontakts berücksichtigt wird.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, mit der in Abhängigkeit von Beanspruchung und Topografie die zum Ziehen erforderliche Schmierstoffmenge abgeschätzt werden kann. Je nach geforderter Genauigkeit und nach möglichem Aufwand kann die Berechnung anhand einfacher 2D-Kenngrößen oder funktionsorientiert gefilterter 3D-Kenngrößen erfolgen.
Besonders kleinen und mittelständischen Unternehmen, denen aufwendige Methoden zur Beurteilung der Schmierstoffmenge nicht zur Verfügung stehen, wird damit eine einfache und effiziente Methode geboten, die Beölungsmenge den jeweiligen Beanspruchungsbedingungen und der Topografie anzupassen.
Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht.

Das Forschungsvorhaben „Minimierung der Schmierstoffmenge bei der Umformung von Tiefziehblechen unterschiedlicher Oberflächenfeingestalt“ wurde unter der Fördernummer AiF 10451N von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 115 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

1 Thema
2 Ausgangssituation
3 Forschungsziel
4 Forschungsergebnis
4.1 Voruntersuchungen
4.1.1 Überholung des Viskosimeters und Messung der Schmierstoffe
4.1.2 Bedeutung von Viskosität, Beschichtung und Topografie für die Reibung
4.1.3 Einfluß der Reinigung des Bleches auf die Reibung
4.1.3.1 Messung der Schmierstoffmenge
4.1.3.2 Auswahl der Reinigungsmethode
4.2 Oberflächenuntersuchungen
4.2.1 Kenngrößen zur Beurteilung der tribologischen Ziehleistung von Blechen
4.2.2 Oberflächenwandlung
4.2.2.1 Einglättung der Topografie im Streifenziehversuch
4.2.2.2 Einglättung der Topografie an einem Realteil
4.2.3 3D-Filter
4.2.4 Kenngrößen zur Beurteilung der erforderlichen Schmierstoffmenge
4.3 Streifenziehversuche
4.3.1 Streifenziehversuche mit unterschiedlichen Schmierstoffmengen und Topografien
4.3.2 Streifenziehversuche mit unterschiedlicher Vordehnung der Bleche
4.3.3 Streifenziehversuche mit unterschiedlicher Schmierstoffviskosität
4.4 Vermessung der Topografie
4.5 Beurteilung der erforderlichen Schmierstoffmenge
4.6 Zusammenfassung der Forschungsergebnisse
4.7 Literaturverzeichnis