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Leistungssteigerung durch keramische Ziehringeinsätze beim Tief- und Streckziehen

For highest requirements. Tools made of zirconium dioxide
 
: Behrens, B.-A.; Schober, R.; Hübner, S.; Deiler, G.

wt Werkstattstechnik online 95 (2005), Nr.10, S.784-788
http://www.technikwissen.de/wt/
ISSN: 1436-4980
ISSN: 1436-5006
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IKTS ()
keramischer Werkstoff; Ziehwerkzeug; Gleitreibung; Streckziehen; Tiefziehen; Tribologie; Oberflächentopographie; Eigenspannung; Schmierstoff; Adhäsivverschleiß; ZrO2; Si3N4; Titannitrid; Al-Legierung; nichtrostender Stahl; CrNi-Stahl; Standmenge

Abstract
Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde arbeitsteilig zwischen IKTS Dresden und IFUM Hannover die Eignung keramischer Werkstoffe als Ziehringwerkstoff für das Tief- und Streckziehen untersucht. Keramische Werkstoffe verfügen über hervorragende tribologische Eigenschaften und können leichter regeneriert werden. Die Untersuchungen zeigten beste Versuchsergebnisse hinsichtlich der tribologischen Eigenschaften. Der Gleitreibungskoeffizient erwies sich abhängig vom Bearbeitungszustand, d. h. der Topografie, dem Eigenspannungszustand der Wirkfläche, dem Verlauf der Schleifriefen in Bezug auf die Gleitrichtung und der Art des eingesetzten Schmierstoffs. Trotz einer signifikant geringeren Adhäsionsneigung der Keramiken im Vergleich zu Werkzeugstahl oder Hartmetall kann auf Schmierstoffe nicht ganz verzichtet werden. Verschleiß und Adhäsion sind auch bei Keramik von der Werkstoffpaarung und den Prozessbedingungen abhängig. Die Tribosysteme sind deshalb individuell zu betrachten und zu optimieren. Aus tribologischer Sicht sind Keramiken auf ZrO2-Basis oder Si3N4/TiN als Werkzeugwerkstoff für das Tiefziehen von Al Knetlegierungen geeignet. Die Umformung ferritischer oder austenitischer Edelstahlbleche erfordert eine höhere Abrasionsbeständigkeit, so dass feinkörnige Keramiken verbunden mit hoher Härte und Bruchzähigkeit gefordert sind. Dem entsprechen derzeit am besten submikrokristalline Al2O3- oder SiC-Keramiken. Die Leistungssteigerung durch den Einsatz von Keramik beim Streckziehen von CrNi-Stahl ergibt sich aus der Erhöhung der Standmenge bis zu 100%bezogen auf beschichtete Stahlwerkzeuge, einer verbesserten Produktqualität sowie der Möglichkeit der Schmierstoffreduzierung.

 

The forming of aluminum and high-grade steel sheets requires for the avoidance of adhesion reactions accurately co-ordinated process conditions. This means an ideally suitabl e tool material, if nessesary a tool coating as well as necessary lubricants, has to be used in the forming process made of alloyed steels. At present predominantly tools of steel are in use. These should be coated for the avoidance of cold welding on the surface and for the increase of wear resistance. Such an expenditure is not necessary when using modern ceramic materials, since these have best mechanical and tribological characteristics. In the framework of a research project a newly developed zirconium dioxide (ZrO2)-based ceramic was exa - mined. The project was supported by DKG (Deutsche Keramische Gesellschaft) and AiF (Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen). The examinations showed best suitability of the new developed zirconium dioxide (ZrO2)-based ceramic as a tool material for the sheet metal forming.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-48540.html