Authors: Kolbe, Jörg
Title: Thermisch beschichtete, faserverstärkte Polymerwerkzeuge für die Umformung höherfester Blechwerkstoffe
Language (ISO): de
Abstract: In dieser Arbeit werden thermisch beschichtete hybride Tiefziehwerkzeuge auf Polymerbasis für die Umformung höherfester Blechwerkstoffe im Bereich der Klein- bis Mittelserienproduktion untersucht. Der Schwerpunkt liegt hierbei in der Entwicklung kosteneffizienter und in kürzester Zeit einsatzbereiter Tiefziehwerkzeuge. Die Realisierung des hybriden Tiefziehwerkzeugs erfolgt in Differenzialbauweise mit einem polymeren Werkzeuggrundkörper und einer thermisch gespritzten Beschichtung als Verschleißschutz. Die Steifig- und Festigkeit des polymeren Werkzeuggrundkörpers kann durch die Zugabe von Füllstoffen und die Verwendung von Faser-Kunststoff-Verbunden gesteigert werden. Hierdurch ergeben sich zum einen höhere Sicherheiten gegen Werkzeugversagen bei der Umformung höherfester Blechwerkstoffe und zum anderen eine Reduzierung der Belastung der thermisch gespritzten Wirkflächen. Zur Herstellung dieser Spritzschichten wird ein indirekter Beschichtungsprozess entwickelt, wodurch eine ausreichende Haftung der Beschichtung zum Werkzeuggrundkörper erreicht werden kann. Des Weiteren sind diese Spritzschichten als Wirkflächen für Blechumformprozesse ohne Nachbearbeitung geeignet. Gegenüber gewöhnlichen Polymerwerkzeugen kann hierdurch die Verschleißbeständigkeit signifikant gesteigert und die angestrebte Stückzahl von Blechformteilen hergestellt werden. Das hybride Tiefziehwerkzeug eignet sich sowohl für die Umformung weicher Tiefziehstähle als auch höherfester Stahlgüten. Hierbei kann eine vergleichbare Genauigkeit wie bei konventionellen Tiefziehwerkzeugen erzielt werden. Die höhere Nachgiebigkeit des hybriden Tiefziehwerkzeugs gegenüber einem Stahlwerkzeug vermindert lokale Kontaktdruckspitzen. Dies bietet gegenüber konventionellen Werkzeugen den Vorteil kürzerer Einarbeitungszeiten.
Topic of this thesis is the investigation of thermally sprayed hybrid deep drawing tools made of polymers for forming high strength steels, which are used in small to medium batch size productions. The focus is on the development of cost-effective deep drawing tools, ready in short-time for operation. The tools are realized in a differential construction. A body material made of polymer is wrapped with a thermally sprayed coating, which is a protection against wear. The stiffness and the strength of the tool can be increased by the use of fillers and fiber reinforcements. This results in a higher reliability of the tool against failure during forming of high strength materials. In addition, a reduction of stresses in the thermally sprayed tool surfaces is realized. An indirect coating process is developed in order to manufacture these coatings. This process leads to a suitable adhesion between the body material and the coating itself. The coatings are adequate for a direct use in forming processes without mechanical finishing. With these coatings the wear resistance of the tools is increased significantly compared to common polymer deep drawing tools. The aspired piece number of sheet metal parts can be manufactured. The hybrid deep drawing tool is adequate to form mild as well as high strength steels. Here, a comparable geometrical accuracy of parts formed by the hybrid tool with the accuracy of parts formed by conventional tools is possible. The higher elasticity of the hybrid tools compared to conventional tools made of steel reduces local contact peaks. This provides a potential of shorter try-out times of the hybrid tools in the press shop.
Subject Headings: Beschichtung
Deep drawing
Faser-Kunststoff-Verbund
Faserverstärkung
Hybrides Werkzeug
Kunststoff
Polymer
Rapid tooling
Tiefziehen
Umformtechnik
Verschleiss
Werkzeug
URI: http://hdl.handle.net/2003/29726
http://dx.doi.org/10.17877/DE290R-11423
Issue Date: 2012-10-25
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