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Auslegung beschichteter Werkzeuge zur Umformung hochfester Aluminiumwerkstoffe

Dimensioning of coated tools for high strength aluminium forming processes
 
: Neugebauer, Reimund; Schmidt, G.; Stark, S.; Wielage, B.; Wank, A.; Rupprecht, C.

:

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 40 (2009), No.7, pp.517-522
ISSN: 0933-5137
German
Journal Article
Fraunhofer IWU ()
Umformwerkzeug; Beschichtung und Oberflächenbehandlung; hochfestes Aluminium; Simulation; FEM; forming tool; coating and surface treatment; highstrength aluminium; simulation; FEA

Abstract
Für hochbeanspruchte und sicherheitsrelevante Bauteile werden zunehmend hochfeste Aluminiumwerkstoffe eingesetzt, bei deren Umformung die Werkzeuge stark beansprucht werden. Besonders die stark abrasiven Eigenschaften hochfester Aluminiumwerkstoffe und deren Neigung zum Anhaften auf Werkzeugoberflächen erfordern den Einsatz von Schmier- und Trennmitteln. Im Sinne des Umweltschutzes und verbesserter Energieeffizienz wird der Verzicht auf derartige Hilfsstoffe angestrebt. Die tribologischen Verhältnisse zwischen Werkzeug und Werkstück sollen dazu durch geeignete Oberflächenbehandlungen oder Beschichtungen entsprechend beeinflusst werden. Bei der Auslegung beschichteter Umformwerkzeuge müssen die dadurch veränderten Oberflächeneigenschaften und die daraus resultierenden Beanspruchungen berücksichtigt werden. Ausgehend von der Auswahl und Optimierung geeigneter Beschichtungen werden im Teilprojekt B1 des SFB 692 deshalb unter Einsatz numerischer Simulationen mittels FEM Gestaltungsrichtlinien für die Auslegung und Anwendung beschichteter Umformwerkzeuge entwickelt.

 

For lightweight construction of security relevant parts the use of high-strength aluminium alloys plays an increasing role. Hence, in forming processes tools are subject to severe stress. Especially abrasive wear and adhesive properties require the application of lubricants and separators. Due to environmental compatibility and enhanced energy efficiency a minimum of additives is wanted. For this reason the tribological system between tool and workpiece has to be influenced by appropriate surface treatment or coating techniques. For design of forming tools, surface properties and the resulting loading conditions have to be adapted. Appropriate coatings are selected and guidelines for the design of the forming tools are worked out by using numerical simulations.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-101847.html