Trockenumformen von Aluminiumblech: Einfluss von Mikrostrukturierungen der Werkzeugaktivteilfläche auf den Gleitreibwert

Abstract

In der Blechumformung erfolgt der Einsatz von Schmierstoffen beim Umformen, um die Prozessgrenzen durch die Reduktion von Reibung und Verschleiß zu erweitern. Die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Blechbauteil ist dabei für den Tiefziehprozess von wesentlicher Bedeutung. Aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen haben die Bauteilhersteller das Ziel den Einsatz von Schmierstoffen soweit wie möglich zu reduzieren bzw. vollständig auf Schmierstoffe zu verzichten. Mit Hilfe dieses Ansatzes lässt sich die Prozesskette verkürzen und es können nur begrenzt verfügbare Ressourcen in einem erheblichen Umfang eingespart werden. Die Vorteile einer Aktivteilstrukturierung bei geschmierten Umformprozessen durch die Ausbildung von Mikroschmiertaschen sind hinreichend bekannt. Jedoch lässt sich dieses Funktionsprinzip nicht auf die trockene Umformung übertragen. In diesem Fall wird durch die Strukturierung des Umformwerkzeuges der makroskopische Traganteil der Aktivteilflächen reduziert, wodurch wiederum das tribologische System beeinflusst wird. In dieser Veröffentlichung wird der Einfluss von Mikrostrukturierungen und Oberflächenbehandlungen (unbeschichtet / a-C:H:Si-beschichtet) auf den Gleitreibwert bei einer trockenen Umformung der Aluminiumlegierung EN AW-5182 untersucht und mit Referenzversuchen mit geschmierten, unstrukturierten Werkzeugaktivteilen verglichen. Mit Hilfe einer Streifenziehanlage wurde die tribologische Wirksamkeit der verschiedenen Oberflächenstrukturierungen und â behandlungen bestimmt. Im Rahmen der Untersuchung konnte nachgewiesen werden, dass der Gleitreibwert bei der trockenen Umformung durch eine Strukturierung des Ziehwerkzeuges und somit einer Reduzierung des makroskopischen Traganteils in einem gewissen Maß abgesenkt werden kann.