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6.3 Auswahl der Beanspruchungsbedingungen

In den Modellversuchen sollen Gleitreibungszahl, maximale Kontaktnormalspannung und Stick-Slip-Beginn erfaßt werden. Um die tribologischen Mechanismen im Modellversuch korrekt abzubilden, sind dem Realprozeß entsprechende Beanspruchungsbedingungen einzustellen.
Kontaktnormalspannung
Zur Bestimmung der maximalen Kontaktnormalspannung wird die Niederhalterkraft in den Streifenziehversuchen schrittweise bis zum Versagen des Bleches erhöht. Je kleiner die Schritte sind, desto genauer ist die maximale Kontaktnormalspannung bestimmbar. Versuche auf der verwendeten Anlage zeigen eine Wiederholgenauigkeit der maximalen Kontaktnormalspannung von ca. 1 N/mm². Bei der Durchführung der Versuche wird die Kontaktnormalspannung deshalb in Schritten von 1 N/mm² erhöht. Mit jeder Kontaktnormalspannung werden 3 Versuche durchgeführt. Erst wenn das Blech in allen drei Versuchen haftet, gilt die maximale Kontaktnormalspannung als erreicht.
Gleitgeschwindigkeit
Um die Wirkung hydrodynamischer Effekte beurteilen zu können, wird die Gleitgeschwindigkeit variiert. Je schneller man das Blech zwischen den Werkzeugen hindurchzieht, desto stärker können hydrodynamische Effekte auf die Gleitreibung wirken. Auch auf die Haftreibung wirkt sich die Geschwindigkeit aus. Je schneller das Blech angezogen wird, desto schneller glätten die Spitzen der Topografie ein, und desto höher werden die Drücke infolge der Quetschströmung. Die gewählten Gleitgeschwindigkeiten betragen 25, 50, 100, 200 und 400 mm/s. Die Geschwindigkeit von 100 mm/s gilt als ein typischer Wert für Tiefziehteile. Mit 25 und 400 mm/s wurden extreme Werte eingestellt, um die hydrodynamischen Effekte deutlich aufzeigen zu können.
Temperatur von Werkzeug und Blech
Da sich die Werkzeuge im Realprozeß aufgrund der hohen Hubzahlen auf etwa 40 bis 60 °C erwärmen, werden die Werkzeuge der Reibversuchsanlage beheizt. Hierzu dient ein Aggregat, das ein temperiertes Öl durch die Aufnahme der Werkzeuge fördert und deren Temperatur auf 40°C hält. Die Isttemperatur mißt ein Sensor direkt im Werkzeug. Das Blech wird mit Raumtemperatur zugeführt.
Beanspruchungsverlauf
Der Versuchsablauf ist automatisiert. Nach Betätigen der Starttaste senkt sich das Oberwerkzeug ab und bringt die eingestellte Kontaktnormalspannung auf das Blech auf. Nach einer Verweilzeit von 500 ms wird das Blech mit der in der CNC-Steuerung eingestellten Geschwindigkeit zwischen den Werkzeugen hindurchgezogen. Anschließend hebt das Oberwerkzeug wieder ab, um für den nächsten Versuch  frisch beöltes Blech einziehen zu können.

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