Realisierung schmierstofffreier Tiefziehprozesse durch maßgeschneiderte Werkzeugoberflächen

Realization of lubricant free deep drawing processes with tailored tool surfaces

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-112272
  • Ziel der Arbeit war die Realisierung des Trockentiefziehens, da Schmierstoffe und Reinigungsmittel oft umweltschädliche Substanzen enthalten und eine längere Prozesskette zum Beölen sowie zum Reinigen der umgeformten Bauteile nötig ist. Motiviert durch die ökologischen und ökonomischen Potentiale wurde in Umformversuchen die Konsequenzen des Schmierstoffverzichts für einen verzinkten Tiefziehstahl sowie zwei Aluminiumlegierungen analysiert. Erhöhte Reibung und Adhäsionsneigung führte besonders beim direkten Kontakt der Aluminiumlegierungen mit dem Werkzeug zu Verschleiß und Schäden auf der Blechoberfläche. Zur Reibungsreduktion wurden die Werkzeuge unterschiedlich bearbeitet und mitZiel der Arbeit war die Realisierung des Trockentiefziehens, da Schmierstoffe und Reinigungsmittel oft umweltschädliche Substanzen enthalten und eine längere Prozesskette zum Beölen sowie zum Reinigen der umgeformten Bauteile nötig ist. Motiviert durch die ökologischen und ökonomischen Potentiale wurde in Umformversuchen die Konsequenzen des Schmierstoffverzichts für einen verzinkten Tiefziehstahl sowie zwei Aluminiumlegierungen analysiert. Erhöhte Reibung und Adhäsionsneigung führte besonders beim direkten Kontakt der Aluminiumlegierungen mit dem Werkzeug zu Verschleiß und Schäden auf der Blechoberfläche. Zur Reibungsreduktion wurden die Werkzeuge unterschiedlich bearbeitet und mit verschiedenen amorphen Kohlenstoffschichten versehen. In Streifenzieh- und Trockentiefziehversuchen wurde gezeigt, dass eine niedrige Werkzeugrauheit unabhängig vom Blechwerkstoff zu vorteilhaftem tribologischen Verhalten führt. Eine Wolframdotierung der Schichten wirkt hingegen negativ auf das Verschleißverhalten. Der Einfluss lasergenerierter Mikrostrukturen hängt von deren Tiefe und Flächendeckungsgrad ab. Es wurden tribologische Wirkzusammenhänge unter trockenen Kontaktbedingungen abgeleitet und gezeigt, dass Trockentiefziehen abhängig von Kontaktpartnern und Oberflächenmodifikationen realisierbar ist.show moreshow less
  • Since lubricants and cleaning detergents contain environmentally harmful substances and lead to longer process chains due to the necessity of lubricating and cleaning of formed parts the scope of this work was the realization of dry deep drawing. Motivated by the ecological and economical potentials of lubricant free forming, the consequences of the abandonment of lubricants were analyzed in forming tests with a zinc coated deep drawing steel and two aluminum alloys. Especially the direct contact of aluminum alloys with the tools led to wear and damage on the sheet surfaces due to an increased friction and adhesion tendency. In order to reduce friction, the tool surfaces were finished withSince lubricants and cleaning detergents contain environmentally harmful substances and lead to longer process chains due to the necessity of lubricating and cleaning of formed parts the scope of this work was the realization of dry deep drawing. Motivated by the ecological and economical potentials of lubricant free forming, the consequences of the abandonment of lubricants were analyzed in forming tests with a zinc coated deep drawing steel and two aluminum alloys. Especially the direct contact of aluminum alloys with the tools led to wear and damage on the sheet surfaces due to an increased friction and adhesion tendency. In order to reduce friction, the tool surfaces were finished with different strategies and coated with varying amorphous carbon based coatings. Several strip drawing and dry deep drawing tests revealed that a low tool roughness leads to beneficial tribological behavior independent from the sheet material. However, a tungsten doping of the coatings results in increased tool wear. The influence of laser generated micro structures depends on their depths and degree of coverage. Tribological correlations were analyzed under dry conditions and it was shown that dry deep drawing can be realized depending on the properties of the contact partners and the selected surface modifications.show moreshow less

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Metadaten
Author:Jennifer Tenner
URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-112272
DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-197-3
ISBN:978-3-96147-197-3
Series (Volume number):FAU Studien aus dem Maschinenbau (323)
Publisher:FAU University Press
Place of publication:Erlangen
Editor:Jörg Franke, Nico Hanenkamp, Marion Merklein, Michael Schmidt, Sandro Wartzack
Referee:Marion Merklein, Alexander Brosius
Advisor:Marion Merklein
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2019
Embargo Date:2019/06/23
Publishing Institution:FAU University Press
Granting Institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Date of final exam:2018/11/06
Release Date:2019/06/24
Tag:Laserstrukturierung; Oberflächenmodifikation; Trockentiefziehen; amorphe Kohlenstoffschichten
SWD-Keyword:Blechumformen; Tiefziehen; Tribosystem; Oberflächenbehandlung; Beschichtung; Ingenieurwissenschaften; Maschinenbau; Produktionstechnik
Pagenumber:x, 187 Seiten
Note:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-196-6
Original publication:mb.fau.de/diss
Institutes:Technische Fakultät / Department Maschinenbau
Technische Fakultät / Department Maschinenbau / Lehrstuhl für Fertigungstechnologie (LFT)
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 60 Technik / 600 Technik, Technologie
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY-NC - Namensnennung - Nicht kommerziell 4.0 International