Untersuchung zur Oberflächenmodifikation mittels Laserpolieren für das schmiermittelfreie Kaltfließpressen von Aluminium

Abstract

Der dominierende Verschleißmechanismus beim Kaltumformen von Aluminium ist das Kaltverschweißen des Werkstoffs auf der Werkzeugoberfläche aufgrund hoher Adhäsionsneigung. Zur Verschleißminderung werden typischerweise große Mengen von Schmierstoffen eingesetzt, welche jedoch anschließend entfernt werden müssen und häufig umwelt- und gesundheitsschädigend sind. Für die Trockenumformung, d.h. die Umformung unter Verzicht auf Schmierstoffe, besteht daher sowohl aus ökonomischer als auch als ökologischer Sicht großer Bedarf. In dieser Arbeit werden Untersuchungen zum Einfluss der spektralen Rauheitsverteilung von laserpolierten Probenkörpern aus DIN 1.2343 (X37CrMoV5-1) und DIN 1.2379 (X153CrMoV12) auf die adhäsiven Verschleißeigenschaften unter Trockenumformbedingungen bei Kontakt mit Reinaluminium vorgestellt. Durch die Modifikation von Oberflächenstrukturen in unterschiedlicher Ortswellenlän-genbereichen mittels Makropolitur mit kontinuierlicher Laserstrahlung und Mikropolitur mit gepulster Laserstrahlung werden Oberflächen mit gezielt eingestellten Verteilungen der spektralen Rauheit erzeugt, welche anschließend mit einem Druck-Torsions-Tribometer geprüft werden. Zur Analyse des adhäsiven Verschleißes werden die Kontaktflächen vor und nach dem Tribometertest optisch vermessen. Die Bewertung der Oberflächenmodifikation erfolgt anhand der spektralen Rauheitsverteilung und der Charakterisierung des adhäsiven Verschleißverhaltens.