Minimierung von temperaturinduziertem Zinkabrieb in Umformwerkzeugen

Der zunehmende Einsatz von höher- und höchstfesten Stählen zur Umsetzung von Leichtbaukonzepten erfolgt meist mit verzinkten Blechgüten um einen besseren Korrosionsschutz zu gewährleisten. Durch diesen Trend kommt es infolge der hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen unter Anderem zu einem verstärkten Auftreten von Zinkabrieb und Zinkanlagerungen in den Werkzeugen. Lagern sich diese Zinkpartikel an der Werkzeugoberfläche an, hat dies erhebliche Auswirkungen auf das tribologische System. Die erhöhte Oberflächenrauigkeit kann zu Reißern führen. Weiterhin kann die Bauteilgüte negativ beeinflusst werden (Druckstellen aufgrund von Zinkanlagerungen). Aktuell gibt es keine systematischen Untersuchungen des Temperatureinflusses für herkömmliche Blech- und Werkzeugwerkstoffe. In diesem Projekt wurde ein Folgeverbundwerkzeug konstruiert, um eine konstant bleibende Temperatur während des Umformvorganges zu ermöglichen. Kombinationen von Blech- und Werkzeugwerkstoffen wurden bei unterschiedlichen Temperaturen quantitativ auf die Zinkabriebmenge getestet. Hierzu erfolgten bei jeder Temperatur 2000 Hübe. Für jede kritische Kombination aus Blech- und Werkzeugwerkstoff wurden fünf Versuche mit unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Mit Hilfe der Methode der total-reflektierenden Röntgenfluoreszenz konnte die Menge von Zinkabrieb auf dem Werkzeugwerkstoff analysiert werden. Eine Tendenz zu geringerem Zinkabrieb bei niedrigeren Umformtemperaturen konnte festgestellt werden. Weiterführende Experimente bei Industriepartnern bestätigten den hohen Einfluss der Temperatur auf den Zinkabrieb.
Mit den neuen Erkenntnissen lässt sich die Prozessstabilität von Pressen (speziell für tiefgezogenen Bauteile) signifikant erhöhen.