Bestimmung von Temperaturen und deren Einflüsse auf tribologische Systeme der Kaltmassivumformung

In der Kaltmassivumformung können schwankende Werkzeugtemperaturen die finale Bauteilgeometrie beeinflussen und in der Produktion von Ausschussteilen resultieren. Zusätzlich zur Bauteilqualität können Temperaturen an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück auch die Leistungsfähigkeit von Schmierstoffsystemen signifikant beeinflussen. Eine gezielte und geregelte Temperierung von Werkzeugen ist in der Kaltmassivumformung bisher keine gängige Praxis, da bislang keine zuverlässige Temperaturüberwachung an dieser Schnittstelle existiert. Die vorliegende Arbeit zielt daher auf die Entwicklung einer Methodik ab, Temperaturen in der tribologisch signifikanten Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück zu bestimmen und deren Einfluss auf die Leistungsfähigkeit von Schmierstoffen zu untersuchen. Mithilfe von Tribometerversuchen wird die Leistungsfähigkeit von Schmierstoffen in Abhängigkeit der Temperatur charakterisiert. Die Reibwerte temperaturviskoser Schmierstoffe sinken zunächst mit zunehmender Temperatur ab, ehe sie wieder ansteigen und es zum Versagen der Schmierstoffe kommt. Damit lässt sich ein tribologisch optimierter Temperaturbereich ableiten, der als Basis für eine gezielte und geregelte Temperierung von Werkzeugen dient. Die im Rahmen der Arbeit entwickelte Methodik zur Bestimmung von Temperaturen basiert auf der Nutzung von irreversiblen thermochromatischen Farbpigmenten, die in den Schmierstoff eingebracht werden. In Folge der auftretenden Temperatur verändert dieser seine Farbe. Ein für die Arbeit entwickeltes Kalibrierverfahren erlaubt es, diese Farbänderung mit der dazugehörigen Temperatur in Zusammenhang zu bringen. Damit ist es erstmals möglich Temperaturen direkt in der Werkzeug/Werkstück-Schnittstelle messtechnisch zu bestimmen.