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02.07.2018 | Umformen | Nachricht | Onlineartikel

Standzeiten von Schieberwerkzeugen ermitteln

Autor:
Nadine Winkelmann

Mithilfe von Simulationen und praktischen Versuchen wollen Wissenschaftler am IPH die Schadensanfälligkeit von Schieberwerkzeugen bestimmen und eine Konstruktionsrichtlinie zur Standzeiterhöhung erstellen.

Mehrdirektionales Schmieden bietet viele Vorteile für die Industrie: Die Gratbildung wird reduziert und das Produktportfolio kann leicht um geometrisch komplexere Formen erweitert werden. Trotzdem scheuen viele Produzenten noch diese neue Schmiedemethode, denn die möglichen nachgelagerten Kosten durch Verschleiß lassen sich bislang kaum abschätzen. Um die Schadensanfälligkeit von Schieberwerkzeugen besser kalkulieren zu können, forscht das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) zu diesem Thema. Ziel ist es, eine Konstruktionsrichtlinie zur Standzeiterhöhung bei der Verwendung von Schieberwerkzeugen zu erstellen und damit das Verfahren des mehrdirektionalen Schmiedens für die Industrie attraktiver zu machen.

Zunächst konstruieren die Wissenschaftler ein simples Werkzeug mit drei bis vier Schiebergeometrien. Neben dem Einfluss unterschiedlicher Prozessparameter auf den resultierenden Verschleiß wird außerdem untersucht, welche Schließmechanismen sich für eine mehrdirektionale Umformung eignen und ob ein Zusammenhang zwischen Schließmechanismus und Verschleiß besteht. Nach der Konstruktion des Werkzeugs werden die Forscher den Verschleiß unter verschiedenen Bedingungen ermitteln. Dabei variieren sie die Werkzeug- und Schiebertemperatur, die Umformpresse, das Schiebermaterial und den Winkel der Schieber. Durch die Kombination aller Parameter entsteht eine hohe Anzahl an Versuchsanordnungen. Die Wissenschaftler müssen daher nicht in jeder möglichen Konstellation tausende Hübe vornehmen, sondern können schon nach wenigen Hüben einen Verschleißfaktor ermitteln und mittels der analytischen Gleichung nach Archard den Verschleißverlauf bestimmen. Anschließend werden jene Varianten der Versuchsanordnung, deren Faktoren in der Simulation den größten Einfluss aufwiesen, tatsächlich konstruiert und bei einem Projektpartner praktisch untersucht. Dort sollen Langteile in großer Stückzahl gefertigt werden.

Anhand der Analyse der Simulationsdaten und der Versuchsdurchführung entwickeln die Wissenschaftler eine Konstruktionsrichtlinie, die den Zusammenhang zwischen Prozessparametern und Verschleiß dargestellt. In der letzten Phase des Forschungsprojektes nehmen die Wissenschaftler eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung vor. Dabei werden die Einsparpotenziale des neuen Schmiedeverfahrens den Mehrkosten durch den Verschleiß gegenübergestellt. Mit diesen Ergebnissen rechnen die Forscher im Frühjahr 2020.

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