Untersuchung des Einflusses der Relativgeschwindigkeit auf tribologische Systeme der Kaltmassivumformung

Zusammenfassung Aufgrund der Entwicklungen der Servopressen-Technologie in den letzten Jahren wird deren Einsatz für Unternehmen im Bereich der Kaltmassivumformung immer interessanter. Die Nutzung flexibel gestaltbarer Hubverläufe ermöglicht es dabei, gezielt auf den Umformprozess durch eine Variation der Umformgeschwindigkeit und somit der Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück Einfluss zu nehmen. Eine gezielte Betrachtung der Auswirkungen einer Variation der Umformgeschwindigkeit auf das tribologische System wurde bisher jedoch noch nicht durchgeführt. Mit Hilfe von Versuchen auf der Gleitstauchanlage, einem am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) entwickelten Tribometer für die Kaltmassivumformung, konnte der Einfluss der Relativgeschwindigkeit auf das tribologische System nachgewiesen und untersucht werden. Dabei führt maßgeblich die Temperaturerhöhung in der Trennfuge zwischen Werkzeug und Werkstück zu einem Abfallen des Reibwerts mit zunehmender Gleitgeschwindigkeit. Hierfür wurden Versuche mit in der Praxis üblichen Schmierstoffsystemen auf Basis einer Zinkphosphatschicht durchgeführt. Die dabei ermittelten Trends im Verhalten der Reibwerte sind für alle untersuchten Schmierstoffsysteme gültig. Zusätzlich konnten die Ergebnisse in Laborversuchen auf einer Servomotorpresse verifiziert werden. Abstract Due to recent developments in the servopress-technology, the use of this technology has gained more and more interest for companies in the field of cold forging. Flexibly adjustable stroke curves enable a specific control of the forming process by means of a variation of the stroke velocity and therefore, the relative velocity between tool and workpiece. However, a systematic investigation of the effect of a variation of the stroke velocity on the tribological system has not been conducted yet. By means of the Sliding Compression Test (SCT), a tribometer for cold forging operations, which has been developed at the Institute for Production Engineering and Forming Machines (PtU), it was possible to verify and analyze the influence of the relative velocity on the tribological system. Thereby, an increase of the temperature at the tool/workpiece interface due to an increasing relative velocity was responsible for the decrease of the friction coefficient. Different conventional lubrication systems on the basis of zinc-phosphate conversion coatings were tested during the investigation. However, the identified trends could be transferred to all considered lubrication systems. Furthermore, the results have been verified by laboratory tests on a servo press