Über den Nachweis tribologischer Effekte mit Hilfe von Modellversuchen im Bereich der umweltfreundlichen Kaltmassivumformung

Die Ausgangssituation in der Kaltmassivumformung kann so charakterisiert werden, dass üblicherweise das Schmiersystem auf einer Zinkphosphatschicht basiert, die auf die Werkstückoberfläche aufgebracht wird. In der Regel kommen als Schmierstoffe Kaltpressöle, reaktive Seifen und Molybdändisulfid zum Einsatz. Die Aufbringung und Entfernung des Schmierstoffsystems erfolgt auf chemischem Weg in verschiedenen Bädern. Die Bäder müssen mit einem hohen Energieaufwand betrieben werden, unbrauchbar gewordene Bäder sind zu entsorgen. Das Abwasser enthält Beiz- und Beschichtungschemikalien, die eine Umweltbelastung darstellen. Diese Arbeit soll einen Beitrag zur EntwiCklung von umweltfreundlichen Tribosystemen für die industrielle Kaltmassivumformung leisten. Ziel dieser Arbeit ist es, die Trenn- und Trägerschichtfunktionen der zu substituierenden Phosphatschicht anderweitig innerhalb des Tribosystems zu verteilen. Als Schmierstoffträger soll die Werkstücktopografie bzw. alternative Werkstückoberflächenbeschichtungen dienen, die Trennschichtfunktion obliegt der Werkzeugbeschichtung. Der Untersuchungsschwerpunkt liegt in den Bereichen der alternativen Werkstückbeschichtungen samt Werkstückoberflächen und deren Auswirkungen auf Reibung und Verschleiß. Darüber hinaus werden moderne Hartstoff- und Gleitschichten auf den Werkzeugen unter tribologischen Gesichtspunkten analysiert. Ebenso gehört es zur Zielsetzung weitere Entwicklungen anzuregen und Hilfestellung für zukünftige, firmenintern geprägte produktspezifische Entwicklungen zu geben. In diesem Zusammenhang werden tribologische Effekte analysiert und näher erläutert. Eine wesentliche Rolle spielen hierbei die Tribologie-Modellversuche, denen für Weiterentwicklungen eine Schlüsselrolle zukommt. Wichtig bei Tribologie-Versuchen ist, dass die einstellbare tribologische Beanspruchung mit der Realbeanspruchung weitestgehend übereinstimmt, um auch zu realistischen Ergebnissen zu kommen oder den zu analysierenden Effekt auch abschließend bewerten zu können. Dies trifft insbesondere auf die Untersuchung von Reibphänomenen zu. Als Ergebnis dieser Arbeit liegen Informationen zum Reib- und Verschleißverhalten von Werkzeugbeschichtungen (z. B. CVD TiCITiN+WDLC) und Werkstückbeschichtungen (z. B. Salzbeschichtung) und Texturen (gebeizte und gestrahlte Oberflächen) vor. In Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass auch anspruchsvolle Fließpressteile phosphatfrei nur mit geringen Standmengeneinbußen produziert werden können. Problematischer verhält es sich mit Reduzierteilen, da die Reduzierkraft über eine sehr kleine Drahtaufstandsfläche übertragen werden muss und damit z. T. von einer stark inhomogenen Werkzeugbeschichtungsbelastung auszugehen ist. Die Standmengeneinbußen können jedoch in vielen Fällen durch gesunkene Kosten der Entsorgungsprozesse aufgewogen werden.