Ermittlung von Reibzahlen nach Vorbelastungen

Ermittlung von Reibzahlen nach Vorbelastungen

 

Motivation

Die Simulation spielt bei der Auslegung und Optimierung umformtechnischer Prozesse eine zentrale Rolle. Sie trägt in entscheidendem Maße dazu bei, die Kosten von Entwicklungsarbeiten zu reduzieren. Durch die Optimierung von Simulationen ist es weiterhin möglich, die Abbildungsgenauigkeit von Einflussparametern zu erhöhen. Durch Veränderungen der technischen Oberflächen von Werkzeug und Werkstück entstehen im tribologischen System signifikant unterschiedliche Reibbedingungen in der Wirkfuge.

Zielsetzung

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Simulation von ein- und mehrstufigen Tiefziehprozessen durch die Ermittlung von Reibzahlen unter Berücksichtigung der Belastungshistorie von Feinblechen zu optimieren. Durch die Integration von Reibzahlen, die sich in Abhängigkeit der Vorbelastung verändern, in numerische Prozesssimulationen wird dem Anwender eine effizientere Prozessauslegung ermöglicht.

Rauheit in Abhängigkeit der technischen Dehnung beim Zugversuch
Abbildung 1: Rauheit in Abhängigkeit der technischen Dehnung beim Zugversuch

Vorgehensweise

In einer ersten Phase werden Belastungshistorien beim Tiefziehen ermittelt. Dies erfolgt zum einen mit Hilfe der FE-Prozesssimulation und zum anderen mit Messungen der Oberflächentopografie sowie der Schmierstoffverteilung auf Werkstückoberflächen in der industriellen Praxis. Diese bilden die Grundlagen für die sich anschließende Ableitung von Werkzeugkonstruktionen. Mit Hilfe dieser Werkzeuge ist es dann möglich, die Tribologieprüfung an der Streifenziehanlage [Abbildung 2] um eine definierte Vorbelastung zu erweitern.

Durch Variationen der Vorbelastungsparameter wird eine Datenbasis für die Verwendung von Reibzahlen in Simulationen aufgebaut. Die ermittelte Reibzahldatenbasis wird in Simulationen integriert und eine Verifikation durch Oberflächenanalysen und Messungen der Schmierstoffverteilung in industriellem Umfeld durchgeführt.

Erweiterung der Tribologieprüfung um eine Vorbelastung
Abbildung 2: Erweiterung der Tribologieprüfung um eine Vorbelastung