Wirkmechanismen additivierter Schmierstoffe in der Kaltumformung:
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2007
|
Schriftenreihe: | Berichte aus der Produktionstechnik
2007,18 |
Schlagworte: | |
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adam_text | WIRKMECHANISMEN ADDITIVIERTER SCHMIERSTOFFE IN DER KALTUMFORMUNG VON DER
FAKULTAET FUER MASCHINENWESEN DER RHEINISCH-WESTFAELISCHEN TECHNISCHEN
HOCHSCHULE AACHEN ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES DOKTORS
DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN GENEHMIGTE DISSERTATION VORGELEGT
DIPLOM-INGENIEUR THOMAS CHRISTOPH MAOMANN AUS WARENDORF BERICHTER:
UNIV.-PROF. DR.-ING. DR.-ING. E. H. F. KLOCKE PROF. DR.-ING. H.
HOFFINANN TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG: 11. JUNI 2007 INHALTSVERZEICHNIS
TABLE OFCONTENTS 1 EINLEITUNG INTRODUCTION 1 2 STAND DER WISSENSCHAFT
STATE OFRESEARCH 5 2.1 KALTUMFORMIMG COLDFORMING 5 2.1.1 FEINSCHNEIDEN
FINEBLANKING 6 2.2 TRIBOLOGIE IN DER KALTUMFORMUNG TRIBOLOGY IN
COLDFORMING 7 2.2.1 DIE WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG DER TRIBOLOGIE
ECONOMIC IMPORTANCE OFTRIBOLOGY 8 2.2.2 DAS TRIBOLOGISCHE SYSTEM IN DER
KALTUMFORMUNG THE TRIBOLOGICAL SYSTEM IN COLDFORMING 8 2.2.3 EINFLUSS
DER PLASTISCHEN GEGENKOERPERVERFORMUNG EFFECTS OFPLASTIC DEFORMATION
OFTHE COUNTER BODY 13 2.3 ADDITIVE UND ADDITIVMECHANISMEN ADDITIVES AND
THEIR MECHANISMS 14 2.3.1 ADDITIVE FUER UMFORMSCHMIERSTOFFE ADDITIVES IN
FORMING LUBRICANTS 14 2.3.2 BINDUNGSARTEN UND INTERMOLEKULARE
WECHSELWIRKUNGEN TYPES OF BONDING AND INTERMOLECULAR INTERACTIONS 16
2.3.3 PHYSIKALISCHE ADDITIVMECHANISMEN PHYSICAL ADDITIVE MECHANISMS 19
2.3.4 TRIBOCHEMISCHE ADDITIVMECHANISMEN TRIBOCHEMICAL ADDITIVE
MECHANISMS 23 2.3.5 EINFLUSS VON WERKZEUGBESCHICHTUNGEN EFFECTS OFTOOL
COATINGS 25 2.4 ZUSAMMENFASSUNG UND ZWISCHENFAZIT SUMMARY AND
INTERMEDIATE CONCLUSION . . .- 26 3 ZIELSETZUNG UND AUFGABENSTELLUNG
OBJECTIVES . ^ 29 4 METHODEN UND VERSUCHSRANDBEDINGUNGEN FUER DIE
ANALYSE DER ADDITIVMECHANISMEN APPLIED METHODS AND BOUNDARY CONDITIONS
FOR TESTS AND TRIALSFOR ANALYSING ADDITIVE MECHANISMS 31 4.1 AUSWAHL
RELEVANTER WERKSTOFFE UND ADDITIVE SELECTION OF RELEVANT MATERIALS AND
ADDITIVES 31 I INHALTSVERZEICHNIS 4.2 VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG VON
OBERFLAECHEN- UND GRENZFLAECHENENERGIE METHODS FOR MEASURING SURFACE-
ANDPHASE-BOUNDARY ENERGY 33 4.3 ANALOGIEPRUEFSTAND STIFT-SCHEIBE-VERSUCH
PIN-ON-DISC ANALOGY TEST 35 5 ADDITIVMECHANISMEN AUF BESCHICHTETEN
OBERFLAECHEN ADDITIVE MECHANISMS ON COATED SURFACES 39 5.1 THESE UND
MODELLBILDUNG ASSUMPTION AND DERIVING THE MODEL 39 5.1.1 MODELL A -
PHYSIKALISCHE ADDITIVWIRKUNG MODEL A-PHYSICAL EFFECTS OF ADDITIVES 40
5.1.2 MODELL B - TRIBOCHEMISCHE ADDITIVWIRKUNG MODEL B - CHEMICAL
EFFECTS OF ADDITIVES 41 5.2 ANALYSE DER PHYSIKALISCHEN WIRKMECHANISMEN
ANALYSIS OFPHYSICALMECHANISMS 42 5.2.1 ADSORPTIONSFAEHIGKEIT VON
SCHMIERSTOFFADDITIVEN ADSORPTION CAPABILITY OFLUEBRICANT ADDITIVES 42
5.2.2 EINFLUSS DER WERKZEUGOBERFLAECHE AUF DIE ADSORPTION EFFECTS
OFTHETOOL SURFACE ONADSORPTION 47 5.2.3 BENETZUNG VON BESCHICHTUNGEN
DURCH ADDITIVIERTE SCHMIERSTOFFE WETTING OFCOATINGS USING
ADDITIVE-CONTAINING LUBRICANTS 48 5.2.4 ZWISCHENFAZIT INTERMEDIATE
CONCLUSION 53 5.3 ANALYSE DER TRIBOCHEMISCHEN WIRKMECHANISMEN ANALYSIS
OFTHE EFFECTIVE TRIBOCHEMICAL MECHANISMS 5 4 5.3.1 ERMITTLUNG DES
TRIBOLOGISCHEN BELASTUNGSKOLLEKTIVS IM STIFT-SCHEIBE-VERSUCH ANALYSIS OF
THE TRIBOLOGICAL LOAD SPECTRUM IN THE PIN-ON-DISC TEST 55 5.3.2
REAKTIVITAET VON ADDITIVEN REACTIVITY OF ADDITIVES . . . . 59 5.3.3
EINFLUSS DER WERKZEUGOBERFLAECHE AUF DIE TRIBOCHEMIE INFLUENCE OFTHE TOOL
SWFACE ON TRIBOCHEMICAL REACTIONS 62 5.3.4 MOEGLICHE TRIBOCHEMISCHE
REAKTIONEN IM STIFT-SCHEIBE-VERSUCH POSSIBLE TRIBOCHEMICAL REACTIONS IN
THE PIN-ON-DISC TEST 62 5.3.5 MIKROANALYSE VON REIBBELAEGEN MITTELS ESMA
UND TEM CHEMICAL MICROANALYSIS OFFRICTION-INDUCED LAYERS USING EPMA AND
TEM 65 5.3.6 ZWISCHENFAZIT INTERMEDIATE CONCLUSION 72 5.4 SYNTHESE -
REIBVERHALTEN VON ADDITIVEN UND WERKZEUGBESCHICHTUNGEN
SYNTHESIS-FRICTION BEHAVIOW OF ADDITIVES AND TOOL COATINGS_ 72 5.5
UEBERTRAGUNG DER ERKENNTNISSE AUF ADDITIVMISCHUNGEN APPLYING THE INSIGHTS
TO ADDITIVE COMBINATIONS V. . 16 5.6 FAZIT DER UNTERSUCHUNGEN CONCLUSION
BASED ON THE ANALYSES 79 6 VALIDIERUNG DER ERKENNTNISSE AM BEISPIEL
*CHLORFREIES FEINSCHNEIDEN VALIDATION OFTHE INSIGHTS USING THE EXAMPLE
OF* CHLORINE-FREEFINEBLANKING 81 II INHALTSVERZEICHNIS 6.1
CHLORHALTIGE SCHMIERSTOFFE CHLORINATED LUBRICANTS 81 6.1.1 MOTIVATION
FUER DEN ERSATZ VON CHLORHALTIGEN SCHMIERSTOFFEN MOTIVATION FOR THE
SUBSTITUTION OFCHLORINATED LUBRICANTS 81 6.1.2 WIRKUNGSWEISE
CHLORHALTIGER SCHMIERSTOFFE WORKING PRINCIPLES OFCHLORINATED LUBRICANTS
83 6.2 KONZEPTE FUER DEN ERSATZ CHLORHALTIGER SCHMIERSTOFFE CONCEPTS FOR
SUBSTITUTING CHLORINATED LUBRICANTS 85 6.2.1 BESCHICHTUNGEN ZUM
FEINSCHNEIDEN COATINGS FOR FLNEBLANKING 85 6.2.2 SCHMIERSTOFFENTWICKLUNG
LUBRICANT DEVELOPMENT 88 6.2.3 WIRKUNG DER SCHICHT-SCHMIERSTOFF-KONZEPTE
PERFORMANCE OFTHE COATING-LUBRICANT CONCEPTS 91 6.3 LABORVERSUCHE MIT
DEM FEINSCHNEIDWERKZEUG *PUZZLE LABORATORY TESTS USING THE *PUZZLE
FINEBLANKING TOOL 93 6.3.1 TEILEGEOMETRIE UND MESSGROESSENDEFINITION PART
GEOMETRY AND DEFINITIONOFMEASUREMENTVALUES 93 6.3.2 ERMITTLUNG DES
TRIBOLOGISCHEN BEANSPRUCHUNGSKOLLEKTIVS ANALYSIS OFTHE TRIBOLOGICAL LOAD
SPECTRUM 95 6.3.3 VERSUCHSPLANUNG- UND DURCHFUEHRUNG PLANNING
ANDEXECUTION OFTHE LABORATORY TESTS 100 6.3.4 AUSWERTUNG DER
PROZESSKRAEFTE EVALUATION OFTHE PROCESS FORCES 102 6.3.5 AUSWERTUNG DES
SCHNEIDPLATTENVERSCHLEISSES EVALUATION OF DIE WEAR 105 6.3.6 AUSWERTUNG
DER SCHNITTFLAECHENQUALITAET EVALUATION OFTHE SHEARED SURFACE QUALITY 111
6.3.7 FAZIT DES FEINSCHNEIDVERSUCHS *PUZZLE CONCLUSION OFTHE *PUZZLE
FINEBLANKING TEST 113 6.4 FELDVERSUCHE FIELD TESTS 115 6.4.1
PRAXISTAUGLICHKEIT DER KONZEPTE AM BEISPIEL *DREHFALLE FEASIBILITY
OFTHE CONCEPTS IN AN INDUSTRIAL CONTEXT USING THE EXAMPLE OFA ROTATOR
LOCK DISC . 115 6.4.2 CHLORSUBSTITUTION AM BEISPIEL *HALTEARM
SUBSTITUTION OF CHLORINE USING THE EXAMPLE OFA HOLDING ARM 120 6.4.3
FEINSCHNEIDEN VON AUSTENITISCHEM STAHL AM.BEISPIEL *ABGASFLANSCH
FINEBLANKING OF AUSTENITIC STEEL USING THE EXAMPLE OF AN EXHAUSTFLDNGE
121 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK SUMMARY AND OUTLOOK * _ ^ 125 A
ANHANG APPENDIX 129 A. 1 ITERATIONSVERFAHREN ZUR ERMITTLUNG DER
OBERFLAECHENENERGIE ITERATION PROCEDURE FOR CALCULATING THE SURFACE
ENERGY 129 III INHALTS VERZEICHNIS A.2 EINGANGSDATEN FUER
FEM-SIMULATIONEN INPUT VALUES FOR FEMSIMULATIONS 133 A.3 THERMOCHEMISCHE
BERECHNUNGEN MIT FACTSAGE THERMOCHEMICAL CALCULATIONS VIITH FACTSAGE 134
A.4 FEINSCHNEIDAUTOMAT HFA 4000 HFA 4000 FINEBLANKING PRESS 135 A.5
FEINSCHNEIDWERKZEUG *PUZZLE UND SENSORIK *PUZZLE FINEBLANKING TOOL WITH
SENSORS 138 A.5.1 BERECHNUNG DER PROZESSKRAEFTE CALCULATION OFTHE PROCESS
FORCES 138 A.5.2 AUFBAU UND BESCHREIBUNG DES PUZZLE-WERKZEUGS SET-UP AND
DESCRIPTION OF THE PUZZLE TOOL 140 A.5.3 MESSKETTE MEASWEMENT CHAIN 143
A.5.4 KALIBRIERUNG DER SENSORPAKETE CALIBRATION OFTHE SENSORS 144 A.5.5
TESTMESSUNGEN WERKZEUGSENSORIK TEST MEASUREMENTS WITH THE TOOL SENSORS
150 LITERATURVERZEICHNIS 150
|
adam_txt |
WIRKMECHANISMEN ADDITIVIERTER SCHMIERSTOFFE IN DER KALTUMFORMUNG VON DER
FAKULTAET FUER MASCHINENWESEN DER RHEINISCH-WESTFAELISCHEN TECHNISCHEN
HOCHSCHULE AACHEN ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES DOKTORS
DER INGENIEURWISSENSCHAFTEN GENEHMIGTE DISSERTATION VORGELEGT
DIPLOM-INGENIEUR THOMAS CHRISTOPH MAOMANN AUS WARENDORF BERICHTER:
UNIV.-PROF. DR.-ING. DR.-ING. E. H. F. KLOCKE PROF. DR.-ING. H.
HOFFINANN TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG: 11. JUNI 2007 INHALTSVERZEICHNIS
TABLE OFCONTENTS 1 EINLEITUNG INTRODUCTION 1 2 STAND DER WISSENSCHAFT
STATE OFRESEARCH 5 2.1 KALTUMFORMIMG COLDFORMING 5 2.1.1 FEINSCHNEIDEN
FINEBLANKING 6 2.2 TRIBOLOGIE IN DER KALTUMFORMUNG TRIBOLOGY IN
COLDFORMING 7 2.2.1 DIE WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG DER TRIBOLOGIE
ECONOMIC IMPORTANCE OFTRIBOLOGY 8 2.2.2 DAS TRIBOLOGISCHE SYSTEM IN DER
KALTUMFORMUNG THE TRIBOLOGICAL SYSTEM IN COLDFORMING 8 2.2.3 EINFLUSS
DER PLASTISCHEN GEGENKOERPERVERFORMUNG EFFECTS OFPLASTIC DEFORMATION
OFTHE COUNTER BODY 13 2.3 ADDITIVE UND ADDITIVMECHANISMEN ADDITIVES AND
THEIR MECHANISMS 14 2.3.1 ADDITIVE FUER UMFORMSCHMIERSTOFFE ADDITIVES IN
FORMING LUBRICANTS 14 2.3.2 BINDUNGSARTEN UND INTERMOLEKULARE
WECHSELWIRKUNGEN TYPES OF'BONDING AND INTERMOLECULAR INTERACTIONS 16
2.3.3 PHYSIKALISCHE ADDITIVMECHANISMEN PHYSICAL ADDITIVE MECHANISMS 19
2.3.4 TRIBOCHEMISCHE ADDITIVMECHANISMEN TRIBOCHEMICAL ADDITIVE
MECHANISMS 23 2.3.5 EINFLUSS VON WERKZEUGBESCHICHTUNGEN EFFECTS OFTOOL
COATINGS 25 2.4 ZUSAMMENFASSUNG UND ZWISCHENFAZIT SUMMARY AND
INTERMEDIATE CONCLUSION . . .- 26 3 ZIELSETZUNG UND AUFGABENSTELLUNG
OBJECTIVES ' ' . "^ 29 4 METHODEN UND VERSUCHSRANDBEDINGUNGEN FUER DIE
ANALYSE DER ADDITIVMECHANISMEN APPLIED METHODS AND BOUNDARY CONDITIONS
FOR TESTS AND TRIALSFOR ANALYSING ADDITIVE MECHANISMS 31 4.1 AUSWAHL
RELEVANTER WERKSTOFFE UND ADDITIVE SELECTION OF RELEVANT MATERIALS AND
ADDITIVES 31 I INHALTSVERZEICHNIS 4.2 VERFAHREN ZUR ERMITTLUNG VON
OBERFLAECHEN- UND GRENZFLAECHENENERGIE METHODS FOR MEASURING SURFACE-
ANDPHASE-BOUNDARY ENERGY 33 4.3 ANALOGIEPRUEFSTAND STIFT-SCHEIBE-VERSUCH
PIN-ON-DISC ANALOGY TEST 35 5 ADDITIVMECHANISMEN AUF BESCHICHTETEN
OBERFLAECHEN ADDITIVE MECHANISMS ON COATED SURFACES 39 5.1 THESE UND
MODELLBILDUNG ASSUMPTION AND DERIVING THE MODEL 39 5.1.1 MODELL A -
PHYSIKALISCHE ADDITIVWIRKUNG MODEL A-PHYSICAL EFFECTS OF ADDITIVES 40
5.1.2 MODELL B - TRIBOCHEMISCHE ADDITIVWIRKUNG MODEL B - CHEMICAL
EFFECTS OF ADDITIVES 41 5.2 ANALYSE DER PHYSIKALISCHEN WIRKMECHANISMEN
ANALYSIS OFPHYSICALMECHANISMS 42 5.2.1 ADSORPTIONSFAEHIGKEIT VON
SCHMIERSTOFFADDITIVEN ADSORPTION CAPABILITY OFLUEBRICANT ADDITIVES 42
5.2.2 EINFLUSS DER WERKZEUGOBERFLAECHE AUF DIE ADSORPTION EFFECTS
OFTHETOOL SURFACE ONADSORPTION 47 5.2.3 BENETZUNG VON BESCHICHTUNGEN
DURCH ADDITIVIERTE SCHMIERSTOFFE WETTING OFCOATINGS USING
ADDITIVE-CONTAINING LUBRICANTS 48 5.2.4 ZWISCHENFAZIT INTERMEDIATE
CONCLUSION 53 5.3 ANALYSE DER TRIBOCHEMISCHEN WIRKMECHANISMEN ANALYSIS
OFTHE EFFECTIVE TRIBOCHEMICAL MECHANISMS 5 4 5.3.1 ERMITTLUNG DES
TRIBOLOGISCHEN BELASTUNGSKOLLEKTIVS IM STIFT-SCHEIBE-VERSUCH ANALYSIS OF
THE TRIBOLOGICAL LOAD SPECTRUM IN THE PIN-ON-DISC TEST 55 5.3.2
REAKTIVITAET VON ADDITIVEN REACTIVITY OF ADDITIVES . . . . 59 5.3.3
EINFLUSS DER WERKZEUGOBERFLAECHE AUF DIE TRIBOCHEMIE INFLUENCE OFTHE TOOL
SWFACE ON TRIBOCHEMICAL REACTIONS 62 5.3.4 MOEGLICHE TRIBOCHEMISCHE
REAKTIONEN IM STIFT-SCHEIBE-VERSUCH POSSIBLE TRIBOCHEMICAL REACTIONS IN
THE PIN-ON-DISC TEST 62 5.3.5 MIKROANALYSE VON REIBBELAEGEN MITTELS ESMA
UND TEM CHEMICAL MICROANALYSIS OFFRICTION-INDUCED LAYERS USING EPMA AND
TEM 65 5.3.6 ZWISCHENFAZIT INTERMEDIATE CONCLUSION 72 5.4 SYNTHESE -
REIBVERHALTEN VON ADDITIVEN UND WERKZEUGBESCHICHTUNGEN
SYNTHESIS-FRICTION BEHAVIOW OF ADDITIVES AND TOOL COATINGS_ 72 5.5
UEBERTRAGUNG DER ERKENNTNISSE AUF ADDITIVMISCHUNGEN APPLYING THE INSIGHTS
TO ADDITIVE COMBINATIONS V. . 16 5.6 FAZIT DER UNTERSUCHUNGEN CONCLUSION
BASED ON THE ANALYSES 79 6 VALIDIERUNG DER ERKENNTNISSE AM BEISPIEL
*CHLORFREIES FEINSCHNEIDEN" VALIDATION OFTHE INSIGHTS USING THE EXAMPLE
OF* CHLORINE-FREEFINEBLANKING " 81 II INHALTSVERZEICHNIS 6.1
CHLORHALTIGE SCHMIERSTOFFE CHLORINATED LUBRICANTS 81 6.1.1 MOTIVATION
FUER DEN ERSATZ VON CHLORHALTIGEN SCHMIERSTOFFEN MOTIVATION FOR THE
SUBSTITUTION OFCHLORINATED LUBRICANTS 81 6.1.2 WIRKUNGSWEISE
CHLORHALTIGER SCHMIERSTOFFE WORKING PRINCIPLES OFCHLORINATED LUBRICANTS
83 6.2 KONZEPTE FUER DEN ERSATZ CHLORHALTIGER SCHMIERSTOFFE CONCEPTS FOR
SUBSTITUTING CHLORINATED LUBRICANTS 85 6.2.1 BESCHICHTUNGEN ZUM
FEINSCHNEIDEN COATINGS FOR FLNEBLANKING 85 6.2.2 SCHMIERSTOFFENTWICKLUNG
LUBRICANT DEVELOPMENT 88 6.2.3 WIRKUNG DER SCHICHT-SCHMIERSTOFF-KONZEPTE
PERFORMANCE OFTHE COATING-LUBRICANT CONCEPTS 91 6.3 LABORVERSUCHE MIT
DEM FEINSCHNEIDWERKZEUG *PUZZLE" LABORATORY TESTS USING THE *PUZZLE"
FINEBLANKING TOOL 93 6.3.1 TEILEGEOMETRIE UND MESSGROESSENDEFINITION PART
GEOMETRY AND DEFINITIONOFMEASUREMENTVALUES 93 6.3.2 ERMITTLUNG DES
TRIBOLOGISCHEN BEANSPRUCHUNGSKOLLEKTIVS ANALYSIS OFTHE TRIBOLOGICAL LOAD
SPECTRUM 95 6.3.3 VERSUCHSPLANUNG- UND DURCHFUEHRUNG PLANNING
ANDEXECUTION OFTHE LABORATORY TESTS 100 6.3.4 AUSWERTUNG DER
PROZESSKRAEFTE EVALUATION OFTHE PROCESS FORCES 102 6.3.5 AUSWERTUNG DES
SCHNEIDPLATTENVERSCHLEISSES EVALUATION OF DIE WEAR 105 6.3.6 AUSWERTUNG
DER SCHNITTFLAECHENQUALITAET EVALUATION OFTHE SHEARED SURFACE QUALITY 111
6.3.7 FAZIT DES FEINSCHNEIDVERSUCHS *PUZZLE" CONCLUSION OFTHE *PUZZLE
"FINEBLANKING TEST 113 6.4 FELDVERSUCHE FIELD TESTS 115 6.4.1
PRAXISTAUGLICHKEIT DER KONZEPTE AM BEISPIEL *DREHFALLE" FEASIBILITY
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121 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK SUMMARY AND OUTLOOK * ' _ ^ 125 A
ANHANG APPENDIX 129 A. 1 ITERATIONSVERFAHREN ZUR ERMITTLUNG DER
OBERFLAECHENENERGIE ITERATION PROCEDURE FOR CALCULATING THE SURFACE
ENERGY 129 III INHALTS VERZEICHNIS A.2 EINGANGSDATEN FUER
FEM-SIMULATIONEN INPUT VALUES FOR FEMSIMULATIONS 133 A.3 THERMOCHEMISCHE
BERECHNUNGEN MIT FACTSAGE THERMOCHEMICAL CALCULATIONS VIITH FACTSAGE 134
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