Kühlung beim Umformen von Aluminiumblechen

Einfluss einer Kühlung auf die tribologischen Verhältnisse beim Umformen von Aluminiumblechen

 

Problemstellung

Zur Reduzierung des Fahrzeuggewichtes werden im Karosseriebau in zunehmendem Maße Aluminiumwerkstoffe eingesetzt. Die Adhäsionsneigung der Aluminiumbleche führt dabei zu Verschleißproblemen in Form von Aufschweißungen am Werkzeug. Diese beeinträchtigen die Prozesssicherheit sowie die Oberflächengüte der Bauteile und erfordern einen erhöhten Aufwand durch Nacharbeit und Produktionsausfallzeiten.

Abbildung 1
Abbildung 1

Zielsetzung

Das Ziel besteht darin, das Verständnis über die Verschleißmechanismen beim Umformen von Aluminiumblechen zu erweitern. Dabei soll insbesondere der Einfluss örtlich hoher Umformtemperaturen auf den Adhäsionsverschleiß analysiert werden. Weiterhin sind Optimierungskonzepte zu entwickeln, mit denen sich der Adhäsionsverschleiß reduzieren lässt.

Vorgehensweise

Um einen möglichen Zusammenhang zwischen den entstehenden Temperaturen und dem Adhäsionsverschleiß herzustellen, werden – durch gezielte Wärmeeinbringung – definierte Temperaturen in der Umformzone des intermittierenden Streifenziehversuchs eingestellt. Weiterhin erfolgt im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse die Identifikation wesentlicher Einflussgrößen auf den Adhäsionsverschleiß. Daraus sollen Richtlinien zur Verschleißreduktion entwickelt werden.

Ergebnisse

Eine erhöhte Temperatur führt zu einem Anstieg des Adhäsionsverschleißes, wobei sich mit zunehmender Temperatur auch die Schmierstoffeigenschaften verändern. Die verschlechterten Schmierungsbedingungen können ein lokales Aufbrechen des Schmierfilmes zur Folge haben und den Adhäsionsmechanismus initiieren.

Die Orte der Adhäsion sind unterschiedlich, können jedoch mit den numerisch ermittelten Makrospannungen in Zusammenhang gestellt werden. Beim Gusswerkstoff treten an den Rändern der Graphittäler zusätzliche Mikrospannungen auf, an denen es zu Aluminiumanlagerungen kommt. Mit zunehmender Reiblänge wachsen die Anlagerungen weiter an.

Abbildung 2
Abbildung 2