BIAS Bremen

SPP/Projekt 7

Schwerpunktprogramm Trockenumformen - Nachhaltige Produktion durch Trockenbearbeitung in der Umformtechnik 2013-2019

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Arbeitskreise

Potenziale des Trockenrundknetens

Antragsteller: Kuhfuß, Riemer, Zoch (Bremen)

Werkstoffe: Stahl, Aluminium, Werkzeugstahl
Methoden: Trockenrundkneten

Publikationen
Stand 1. Juni 2020
SPP1676_Publications_Kuhfuß_Riemer_Zoch_[...]
PDF-Dokument [45.2 KB]

Final Report
Abschlussbericht (in englischer Sprache)
DMFOAJ_6_2020_192-227_Hasselbruch.pdf
PDF-Dokument [4.9 MB]

Rundkneten ist ein Freiformschmiedeverfahren, bei dem große Mengen Kühlschmierstoff benötigt werden. Der Schmierstoff sorgt für eine ausreichende Schmierung und Kühlung im Kontakt und spült entstehende Abriebpartikel aus der Umformzone heraus. Das Ausspülen ist erforderlich, damit sich die raue WC-Co-Spritzschicht im Einlaufbereich der Werkzeuge, welche üblicherweise einen Konuswinkel von 10° aufweisen, nicht mit Abriebpartikeln zusetzt. Ist dies der Fall, lässt die reibungssteigernde Wirkung der thermischen Spritzschicht nach, wodurch die axialen Rückweiskräfte ansteigen, bis der Umformprozess nicht mehr stabil ablaufen kann.

Beim Trockenrundkneten müssen diejenigen Funktionen, die beim konventionellen Rundkneten vom Schmierstoff übernommen werden, durch ein angepasstes/innovatives Werkzeugdesign substituiert werden. Durch eine Makrostrukturierung des Werkzeugeinlaufs wird eine Reduzierung der Axialkraftkomponente erreicht ohne der Gefahr des Funktionsverlusts durch mögliche Abriebpartikel. Weiterhin wird durch eine Kombination der Strukturierung mit einer reibungsmindernden Hartstoffbeschichtung der adhäsive sowie abrasive Verschleiß minimiert. Dabei kommen in den Kalibierzonen der Werkzeuge, in denen die finale Werkstückqualität eingestellt wird, speziell gefräste Mikro-Strukturierungen zum Einsatz, die die Entstehung von adhäsivem Werkzeugverschleiß weiter entgegenwirken. Durch die gezielte Kombination einer Makro-Strukturierung in der Einlaufzone mit einer Mikro-Strukturierung in der Kalibrierzone sowie der Applikation eines a-C:H:W/-a-C:H-Multilagen-Schichtsystems der gesamten Umformzone wird das Trockenrundkneten von Stahl- und Aluminiumwerkstoffen ermöglicht.

English:

Potentials of dry rotary swaging

Rotary swaging as forging process requires large quantities of lubricant. It is needed to ensure sufficient lubrication and cooling in the contact zones and flushes any resulting abrasive wear particles out of the forming zone. The flushing is required thereby the rough WC-Co sprayed layer does not become clogged with abrasive wear particles in the reduction zone of the dies. This reduction zone usually has an angle of 10 °. If clogging is the case, the friction-increasing effect of the thermal spray layer is reduced. As a result, the axial reaction forces increase until the deformation process can no longer take place in a stable manner.

In dry rotary swaging, those functions of the lubricant during conventional rotary swaging must be substituted by a customized/innovative die design. By macro structuring the reduction zone of the die, a decrease of the axial reaction force is achieved without the risk of losing the function due to possible abrasion particles. Furthermore, a combination of these structuring with a friction-reducing hard coating minimizes adhesive and abrasive wear. In the calibration zones of the dies, in which the final workpiece quality is adjusted, specially milled micro-textures are used, which further counteract the emersion of adhesive wear. The final combination of on the one hand a macro-structuring in the reduction zone as well as a micro-texture in the calibration zone and on the other hand the application of an a-C: H: W/-a-C: H multilayer coating system of both zones of the die enables the dry rotary swaging of steel and aluminum materials.

bime – Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen

Name: Prof. Dr.-Ing. B. Kuhfuß

Position: Projektleitung / project management

Telefon: +49 421 218 64820

E-Mail-Adresse: kuhfuss@bime.de

Name: M.Sc. Marius Herrmann

Position: Projektbearbeiter / project team

Telefon: +49 421 218 64822

E-Mail-Adresse: herrmann@bime.de

IWT – Leibniz Stiftung Institut für Werkstofftechnik

Name: Prof. Dr.-Ing. H.W. Zoch

Position: Projektleitung / project management