Reibversuchsanlage nach VDA-Standard

Die Verfahrensgrenzen in der Blechumformung werden neben dem Werkstoff vor allem von den herrschenden Reibungs- und Schmierungsverhältnissen bestimmt. Durch steigende Bauteilkomplexität und -größe sowie den verstärkten Einsatz von höherfesten bzw. schwer umformbaren Werkstoffen wird den tribologischen Randbedingungen zukünftig eine noch größere Bedeutung zukommen. Die Erfassung der Reibung als integrale Zustandsgröße zur Beschreibung der tribologischen Verhältnisse ist aufgrund der Komplexität der Wirkzusammenhänge nur möglich, wenn das gesamte zugrundeliegende Tribosystem berücksichtigt wird.

In der Regel ist es aus wirtschaftlichen als auch aus messtechnischen Gründen nicht möglich die Reibung im Realprozess zu erfassen. Deshalb müssen geeignete Modellversuche entwickelt werden, die es ermöglichen, die für die Blechumformung relevanten Tribosysteme nachzubilden und die Reibung direkt zu messen.

Am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen wurde deshalb eine auf dem Streifenziehversuch basierende Reibversuchsanlage entwickelt, die nach VDA-Standard arbeitet.

schematischer_aufbau_reibversuchsanlage
Bild: PtU Bildarchiv
Abbildung 1: Schematischer Aufbau der Reibversuchsanlage

Dazu wird ein 100 mm breiter Blechstreifen zunächst gereinigt und definiert beölt. Das so vorbereitete Blechmaterial läuft dann in das auf Kraftmessdosen gelagerte, zweigeteilte Werkzeug ein. Zur Beurteilung eines tribologischen Systems (bestehend aus Werkzeug, Blech und Schmierstoff) hat es sich als geeignet erwiesen, die im Flachbahnversuch ermittelten Reibzahlen in Abhängigkeit von Kontaktnormalspannung und Gleitgeschwindigkeit zu untersuchen.

Abbildung 2: Reibversuchsanlage am PtU

Der Blechwerkstoff kann dabei in einzelnen Streifen oder direkt vom Coil verarbeitet werden. Durch die letztgenannte Betriebsweise kann in kurzer Zeit eine große Anzahl von Versuchen durchgeführt werden. Dies ermöglicht sowohl eine statistische Absicherung als auch die Variation vieler Parameter. Je nach Anforderung kommen ebene Werkzeuge, Umlenkwerkzeuge oder Ziehsickenwerkzeuge zum Einsatz, die auf einer definierten Temperatur gehalten werden. Mit der Messdatenerfassung werden die Verläufe der Reib-, Kontakt-, Umform-, und Gesamtkräfte sowie Auslaufgeschwindigkeit gemessen und gespeichert. Die Auswertung der Messdaten erfolgt mit Hilfe eines speziell dafür am PtU entwickelten Auswertetool basierend auf der MATLAB-Software.

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