Entwicklung einer Streifenziehversuchsanlage zur Untersuchung des Reib- und Verschleißverhaltens von tribologisch beanspruchten Oberflächen

Abstract

Der Flachstreifenziehversuch (FSZV) ermöglicht mehrere beim Tiefziehprozess wesentliche Beanspruchungskenngrößen gezielt zu variieren. Dazu zählen die Flächenpressung beziehungsweise die Normalkraft, die Ziehgeschwindigkeit des Bandes und die Temperatur der Reibbacken. Mit dem Werkzeug können Normalkräfte von 100 N bis 20 kN aufgebracht werden. Die aktive Reibfläche kann in einem Bereich von mehreren Quadratmillimetern bis zu etwa 2000 Quadratmillimetern gewählt werden und somit die in der Industrie herrschenden Kontaktnormalspannungen bis 3000 N/mm² simulieren. Die Ziehgeschwindigkeit des Blechbandes umfasst den für die meisten Tiefziehversuche relevanten Bereich von 5 bis zu 215 mm/s. Die Simulation der bei Tiefziehversuchen auftretenden Reibwärme ist ebenfalls möglich. Dazu kann die Reibbackentemperatur durch ein Heizsystem auf bis zu 300 °C eingestellt werden. In dieser Arbeit wurden mit der Streifenziehversuchsanlage Dauerversuche durchgeführt, die neben der Reibkenngröße auch Messdaten über die Systemparameter liefern. Durch die einfache Backengeometrie konnte das Zusammenspiel von unterschiedlichen Werkstoffen und somit die Eigenschaften der unterschiedlichen Materialpaarungen ermittelt werden. Der daraus ermittelte Reibkoeffizient gibt Auskunft über das Reib- und Verschleißverhalten von Körpern, welche in Relativbewegung zu einander stehen. Es konnten somit aussagekräftige Kennwerte verschiedener Werkstoffe ermittelt werden. Darüber hinaus lässt sich relativ ein-fach die Eignung eines Werkstoffes ermitteln, um so die Lebensdauer von z.B. Umformwerkzeugen vor-herzusagen (GJL200 und GJS700). Die Untersuchungen zeigen, dass mit der an der FH entwickelten Streifenziehanlage reproduzierbare Messwerte aufgenommen werden können. Darüber hinaus konnte der Temperatureinfluss, insbesondere bei den Graugusswerkstoffen GJL200 und GJS700, bestätigt werden.