Hortwartitsch, D: Entwicklung eines Reibmodells

Um bei der Optimierung bestehender oder bei der Entwicklung neuartiger Umformprozesse die Finite-Elemente-basierte Prozesssimulation zu effizienten Unterstützung einsetzen zu können, bedarf es Modellen, die die in den Prozessen maßgeblichen Mechanismen hinreichend gut beschreiben können. Darum ist auch Augenmerk auf die Modellierung der Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug zu legen. Üblicherweise werden in der Prozesssimulation das Reibmodell nach Coulomb sowie das Scherreibmodell verwendet. Die jeweiligen gewählten konstanten Parameter berücksichtigen allerdings nicht lokale Kontaktbedingungen, die großen Einfluss auf
das Reibverhalten ausüben. Ein neu zu entwickelndes erweitertes Reibmodell muss also diese Effekte beschreiben.

Auf Basis des Reibmodells nach Coulomb wird die Einbeziehung von vier Haupteinflussgrößen Oberflächenvergrößerung, Relativgeschwindigkeit, Kontaktnormalspannung und Werkstücktemperatur angestrebt. Die Berücksichtigung der Oberflächenvergrößerung bedeutet, dass die Reibungsmessung unter Umformbedingungen stattfinden muss. Eine weitere Anforderung an tribologische Versuchsmethoden ist die möglichst getrennte Einstellung der Einflussgrößen.

Um die gewählten Versuchsmethoden - Pin-on-Disk-Test, Ringstauchversuch, Umformtribometer-Versuch und Streifenziehversuch - untereinander besser vergleichen zu können, werden für die Versuche Proben aus EN AW-1050 und EN AW-6082 verwendet. Diese Versuche dienen der Bewertung der Verwendbarkeit jeder einzelner Methode für die Entwicklung des Reibmodells. Sowohl der Pin-on-Disk-Test als auch der Ringstauchversuch ist f¿ur die Ermittlung der Reibmodellkoeffizient nicht zu empfehlen, da sich beim Pin-on-Disk-Test schon nach kurzer Versuchszeit stationäre, elastische Kontaktbedingungen und beim Ringstauchversuch aufgrund des Versuchsprinzip nur instationäre Verteilung einzelner Einflussgrößen einstellen.

Im Gegensatz dazu eignen sich die Methoden Umformtribometer-Versuch und Streifenziehversuch