Charakterisierung tribologischer Prozesse in der Umformtechnik am Beispiel der Innengewindeformung

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht die tribologischen Vorgänge beim Innengewindeformen. Bei der Herstellung von Innengwinden durch das Fertigungsverfahren Formen wird im Gegensatz zum Gewindeschneiden das Gewinde nicht durch spanabhebende Materialwegnahme sondern durch plastische Verformung hergestellt. Die Untersuchungen konzentrierten sich auf die Minimierung des Verschleißes des Werkzeuges Innengewindefurcher und hier speziell auf die Rolle des Schmierstoffes. Zur Beurteilung der Eignung dieser Schmierstoffe wurde eine tribometrische Labormethode auf entwickelt. Umformschmierstoffe stellen einen wesentlichen Parameter bei Umformprozessen dar. Sowohl die Multifunktionalität (Korrosions-, Hochbelastungs-, Verschleiß-, Oxidationsschutz) als auch eine hohe Wirksamkeit bei geringer Einsatzmenge („Ergiebigkeit“) sind wesentliche Anforderungen an einen Schmierstoff, hinzukommen noch Umweltschutz und wirtschaftliche Aspekte. Die Untersuchung des Verschleißverlaufes und des chemischen Aufbaues der verfügbaren Schmierstoffe stand am Beginn der Arbeit. Es zeigte sich, dass Adhäsivverschleiß an der Werkzeugoberfläche die vorherrschende Verschleißart war, als auch eine Überlastung des Substratwerkstoffes hinsichtlich Warmfestigkeit vorlag. Durch die Optimierung der Tribosystemkomponente Schmierstoff sollte die Standzeit des Werkzeuges verlängert werden. Dazu wurde, aus verschiedenen untersuchten Testmethoden, die SRV®-Labortestmethode als vielversprechendste Methode an den realen Prozess des Innengewindeformens angepasst. Mit statistischen Methoden wie auch im industriellen Gewindeformprozess wurde die hier entwickelte Labortestmethode validiert. Es konnten die unterschiedlichen Standzeiten aus dem realen Gewindeformprozess mit verschiedenen Schmierstoffen auch auf Labormaßstab dargestellt werden. Weiters konnten neue Schmierstoffkompositionen für die Entwicklung eines marktfähigen Produktes identifiziert werden.