Abschätzung der umformtechnischen Grenzen des schmierstofffreien Kaltfließpressens von Aluminium anhand von Tribometerversuchen

Abstract

Wichtige Prozessparameter mit einem signifikanten Einfluss auf den Verschleiß beim Kaltfließpressen von Aluminium sind relativer Kontaktdruck p / k , Oberflächenvergrößerung A / A und Gleitgeschwindigkeit v zwischen Werkstück und Werkzeug. Mittels eines Box-Behnken Versuchsdesigns wurde der Zusammenhang zwischen diesen Parametern und dem adhäsiven Verschleiß in schmiermittelfreien Versuchen an einem Druck-Torsions-Tribometer unter prozessnahen Bedingungen untersucht. Die dabei gemessenen Drehmomente und das durch Weißlichtinterferometrie bestimmte kaltverschweißte Aluminiumvolumen lassen Rückschlüsse auf die zwischen den Oberflächen vorliegende Reibung bzw. auf den vorherrschenden adhäsiven Verschleiß zu. Die Ergebnisse für kleine Gleitwege (bis zu 150 mm) zeigen eine Verringerung des adhäsiven Volumens bei gesteigertem relativem Kontaktdruck für alle Parameterkombinationen. Die Einflüsse von Oberflächenvergrößerung und Gleitgeschwindigkeit auf den adhäsiven Verschleiß zeigen in Abhängigkeit der Kombination mit anderen Parametern einen variierenden Einfluss. Insofern die Ergebnisse der Tribometerversuche auf den Realprozess übertragbar sind, kann zukünftig ein Prozessfenster, in welchem eine schmiermittelfreie Kaltmassivumformung von Aluminium realisierbarer ist, genauer identifiziert werden.