Untersuchung der Wirkungsweise von Schmierstoffen beim Gesenkschmieden von Stahl mittels technologischer Prüfverfahren

Zusammenfassung

Die verwickelten Vorgänge in der Fuge zwischen Werkzeug und Werkstück und die Vielzahl der Einflußgrößen haben in der Praxis dazu geführt, daß beim Einsatz von Werkzeugwerkstoffen und Schmierstoffen auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden muß. Dabei ist nicht gesichert, ob unter den gegebenen Bedingungen jeweils die optimale Wahl getroffen wurde, da hierzu langwierige und aufwendige Untersuchungen für jeden Einzelfall erforderlich wären. Deshalb besteht die Forderung nach einem einfachen, praxisnahen technologischen Prüfverfahren, mit dem eine Charakterisierung von Schmierstoffeigenschaften möglich ist.

Es wurde eine Prüfmethode entwickelt, mit der bei vergleichsweise geringem Aufwand die Einflüsse insbesondere auf Reibung und Verschleiß unter Schmiedebedingungen untersucht werden können.

Es wurde nachgewiesen, daß die Werkzeuggrundtemperatur das Verschleißverhalten in hohem Maße beeinflußt, was in erster Linie auf die Wirkung der Schmierstoffe zurückzuführen ist. Eine Verringerung des Verschleißes wurde sowohl durch eine Verlängerung der Sprühdauer als auch durch eine Erhöhung des Konzentratgehalts erreicht. Weiterhin zeigte sich, daß eine Wechselwirkung zwischen Schmierstoffen und Werkzeugwerkstoffen besteht.

Eine Gegenüberstellung der verschleiß- und reibungsmindernden Wirkung der untersuchten Schmierstoffe zeigte, daß sowohl hohe Reibungszahlen bei vergleichsweise geringen Verschleißbeträgen als auch der entgegengesetzte Fall auftraten.

Zur Beschreibung der Graphiteigenschaften werden die Kenngrößen Korngrößenverteilung, kristalline Struktur, mikroporöse Textur und die Reinheit herangezogen. Große Kristallite, hohe Reinheit und große spezifische Oberfläche vermindern den Verschleiß.

Der Einsatz von Additiven (Binder, Benetzungsmittel) kann den Verschleiß beeinflussen.

Die in der Wirkfuge auftretenden Temperaturen wurden numerisch berechnet. Unter Zuhilfenahme der daraus resultierenden Festigkeiten und FließSpannungen wurde ein theoretischer Ansatz für den metallischen Verschleiß gemacht. Danach nimmt der Verschleiß mit steigender Werkzeug- und Werkstücktemperatur stark zu. Dies steht teilweise im Widerspruch zu den Prüfergebnissen und deutet darauf hin, daß die Modelluntersuchungen insbesondere auf den Grenzschichtverschleiß ausgedehnt werden müssen.