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EFB-Forschungsbericht Nr. 027

Einfluß ausgewählter Oberflächenschichten auf das Reib- und Verschleißverhalten beim Tiefziehen von Aluminium und austenitischen Edelstählen

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Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Dieter Schmoeckel, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Heinrich Frontzek, Institut für Umformtechnik der Technischen Hochschule Darmstadt

67 Seiten (Sw 23 Abb., 7 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-054-6

Preis (Digital) EUR 33,00

Preis (Print) EUR 37,50

Schlagwörter: Verschleißmessung, tribologische

Zusammenfassung

Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde das Reib- und Verschleißverhalten ausgewählter Oberflächenschichten beim Tiefziehen von X 5 CrNi 18 9, Al 99,5 und AlMg 0,4 Si 1,2 mit dem "Intermittierenden Streifenziehversuch mit Umlenkung" untersucht.

Als Werkzeugwerkstoff wurde ein vergüteter Kaltarbeitsstahl eingesetzt, mit dem auch die Oberflächenbehandlungen Nitrieren, Borieren, Vanadieren und Hartverchromen durchgeführt wurden. Hinzu kamen Beschichtungen nach dem CVD-Verfahren: Titankarbid, Titannitrid und Chromkarbid. Als Sonderlegierungen wurden neben CrMo-legiertem Grauguß, Aluminium-Mehrstoff-Brenzen und Hartstoffe wie Hartmetall und Ferro-Titanit für die tribologischen Untersuchungen eingesetzt.

Die Ergebnisse der Verschleißuntersuchung haben gezeigt, daß eine Standmengenverbesserung über die Wahl geeigneter Werkzeugwerkstoffe oder deren Beschichtung möglich ist.
Beim Ziehen von X 5 CrNi 18 9 erzielten die vanadierten, TiCund TiN-beschichteten Werkzeuge und die Aluminium-Mehrstoff-Brenzen die besten Ergebnisse. Beim Reinaluminium lieferten das Hartmetall und die pastenborierten Werkzeuge optimale Werte.

Die Versuche mit AlMg 0,4 Si 1,2 verdeutlichen schließlich die Eignung der Mehrlagenbeschichtung TiC/TiN,der pastenborierten Werkzeuge und das ausgezeichnete Reibverhalten der MehrstoffBronzen.

Abschließend ist in Tiefziehversuchen der Beweis erbracht worden, daß die Ergebnisse des Streifenziehversuchs zumindest qualitativ auf tribologische Vorgänge beim Tiefziehen übertragen werden können.

Das Forschungsvorhaben "Einfluß ausgewählter Oberflächenschichten auf das Reib- und Verschleißverhalten beim Tiefziehen von Aluminium und austenitischen Edelstählen" wurde von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Köln, (AiF) aus Mitteln des Bundeswirtschaftsministeriums über die DFB gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 27 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

0. Zusammenfassung
1. Thema
2. Wirtschaftliche und technische Problemstellung
3. Systemanalyse Tiefziehen
4. Werkzeugstoffe und Oberflächenbehandlungen zur Verschleißminderung
4.1 Einteilung untersuchter Oberflächenbehandlungsverfahren
4.1.1 Diffusionsverfahren
4.1.1.1 Nitrieren
4.1.1.2 Borieren
4.1.1.3 Vanadieren
4.1.2 Beschichtung aus der Gasphase
4.1.2.1 Titankarbid
4.1.2.2 Titannitrid
4.1.2.3 Mehrlagenschichten TiC/TiN
4.1.2.4 Chromkarbid
4.1.3 Überzüge aus Hartchrom
4.2 Untersuchte Werkzeugstoffe
4.2.1 Kaltarbeitsstahl
4.2.2 Grauguß GG 25 CrMo
4.2.3 Aluminium-Mehrstoff-Brenzen
4.2.4. Hartstoffe
4.2.4.1 WC-Co-Legierungen
4.2.4.2 Ferro-Titanit
5. Versuchseinrichtung und Durchführung
5.1 Blechwerkstoffe
5.1.1 Chrom-Nickel-Stahl
5.1.2 Reinaluminium
5.1.3 AlMgSi-Legierung
5.2 Modell-Verschleißprüfung zur Simulation des tribotechnischen Systems "Tiefziehen"
5.3 Ermittlung tribologischer Meßgrößen
5.3.1 Verschleiß
5.3.2 Reibzahlermittlung
5.3.3 Temperatur
5.4 Einfluß des Verschleißes auf die tribologischen Meßgrößen
5.5 Betriebsparameter und Vorgehensweise
6. Ergebnisse der Modell-Verschleiß-Prüfung
6.1 Prüfung mit X 5 CrNi 18 9
6.2 Prüfungen mit Al 99,5
6.3 Prüfungen mit AlMg 0,4 Si 1,2
7. Verschleißprüfung an Tiefziehwerkzeugen
7.1 Werkstoffe und Vorrichtungen
7.2 Ergebnisse der Napfziehversuche
Literatur
Bildmaterial