Integration von Werkstoffermüdungseffekten

Integration von Werkstoffermüdungseffekten in die Verschleißsimulation von Umformwerkzeugen

 

Problemstellung

Der Trend zum Leichtbau führt zu einer Substitution von herkömmlichen Werkstoffen durch immer festere Werkstoffe. Dies hat zur Folge, dass die Werkzeuge schneller verschleißen und somit erhöhte Kosten durch verringerte Werkzeugstandzeiten, aufwendige Nacharbeiten und längere Stillstandzeiten verursacht werden. Häufig wird erst nach dem Auftreten von Verschleiß der Schmierzustand optimiert und Werkzeugbeschichtungen eingesetzt.

Abbildung 1: Werkzeugverschleiß an Orten hoher Beanspruchung (Quelle: Daimler AG)
Abbildung 1: Werkzeugverschleiß an Orten hoher Beanspruchung (Quelle: Daimler AG)

Zielsetzung

Durch die Integration von Werkzeugermüdungseffekten in die Verschleißsimulation soll es möglich werden, Umformwerkzeuge bereits in der Entwicklungsphase verschleißgerecht auszulegen und so hohe Kosten durch nachträgliche Werkzeugoptimierung zu vermeiden.

Lösungsweg

Um die Einflüsse der verschiedene Parameter, wie Reibgeschwindigkeit, Flächenpressung, Belastungsunterbrechungen und Temperatur auf den Werkzeugverschleiß zu untersuchen, werden sie in Streifenziehversuchen, mit denen sich Presswerkbedingungen modellhaft sehr gut abbilden lassen, gezielt verändert, wobei die Verschleißarbeit konstant gehalten wird.

Abbildung 2: Prinzip des Streifenziehversuchs
Abbildung 2: Prinzip des Streifenziehversuchs

Anschließend wird die Verschleißsoftware REDSY in Zusammenarbeit mit dem utg (Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen) in München durch Integration des Verschleißmodells erweitert. Eine Validierung der Ergebnisse anhand realer Prozesse schließt das Projekt ab.