Experimental and numerical analysis of tribological effective surfaces for forming tools in Sheet-Bulk Metal Forming

Journal article


Publication Details

Author(s): Kersting P, Gröbel D, Merklein M, Peter S, Wernicke S, Tekkaya AE, Krebs E, Freiburg D, Biermann D, Weikert T, Tremmel S, Stangier D, Tillmann W, Matthias S, Reithmeier E, Löffler M, Beyer F, Willner K
Journal: Production Engineering
Publisher: Springer Verlag
Publication year: 2016
Volume: 10
Journal issue: 1
Pages range: 37-50
ISSN: 0944-6524
Language: English


Abstract


Sheet-Bulk Metal Forming (SBMF) allows the manufacture of complex parts with integrated functional form elements, such as teeth and thickened areas. Therefore, bulk forming operations are applied to sheets with initial thicknesses of 2 or 3 mm. The design and functionality of the tools are as important as the process itself. Therefore, the working group “Tools” of the Transregional Collaborative Research Centre on Sheet-Bulk Metal Forming (CRC/TR73) focuses on the optimization of the technical tool design. By varying topographies or applying tailored coatings, the friction behavior is changed to achieve a better form filling and to reduce process forces during the forming operations. In this paper, the potential of different tailored surfaces is validated by simulations and experimental studies. The tribological behavior of 14 surface microstructures is evaluated using a half-space model in order to select structures suitable for application. Those were characterized experimentally by ring-compression and pin-extrusion tests. The determined friction factors were used in a forming simulation to predict the form filling of small cavities in a flow forming operation. Furthermore, special attention is paid to the utilization of the anisotropic behavior of specific structures. The results were validated by an incremental gear forming process.



FAU Authors / FAU Editors

Beyer, Florian
Sonderforschungsbereich/Transregio 73 Umformtechnische Herstellung von komplexen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen - Blechmassivumformung
Gröbel, Daniel
Sonderforschungsbereich/Transregio 73 Umformtechnische Herstellung von komplexen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen - Blechmassivumformung
Löffler, Maria
Sonderforschungsbereich/Transregio 73 Umformtechnische Herstellung von komplexen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen - Blechmassivumformung
Merklein, Marion Prof. Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Fertigungstechnologie
Tremmel, Stephan Dr.-Ing.
Lehrstuhl für Konstruktionstechnik
Weikert, Tim
Sonderforschungsbereich/Transregio 73 Umformtechnische Herstellung von komplexen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen - Blechmassivumformung
Willner, Kai Prof. Dr.-Ing.
Professur für Strukturmechanik


Additional Organisation
Sonderforschungsbereich/Transregio 73, A2: Herstellung komplexer fließgepresster Funktionselemente an Blechen
Sonderforschungsbereich/Transregio 73, B4: Tribologische DLC-Beschichtungen in Kombination mit Oberflächenstrukturierungen für Umformwerkzeuge zur Erhöhung der Standzeit und Verbesserung der Prozessqualität
Sonderforschungsbereich/Transregio 73, C1: Konstitutives Reibgesetz zur Beschreibung und Optimierung von Tailored Surfaces


External institutions
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover
Technische Universität Dortmund


How to cite

APA:
Kersting, P., Gröbel, D., Merklein, M., Peter, S., Wernicke, S., Tekkaya, A.E.,... Willner, K. (2016). Experimental and numerical analysis of tribological effective surfaces for forming tools in Sheet-Bulk Metal Forming. Production Engineering, 10(1), 37-50. https://dx.doi.org/10.1007/s11740-015-0651-6

MLA:
Kersting, Petra, et al. "Experimental and numerical analysis of tribological effective surfaces for forming tools in Sheet-Bulk Metal Forming." Production Engineering 10.1 (2016): 37-50.

BibTeX: 

Last updated on 2018-10-08 at 22:55