Success Story
Optimierung industrieller Walzprozesse
AC²T entwickelt ein detailliertes Modell der mikroskopischen Kontaktsituation zur Optimierung industrieller Walzprozesse
Das Forschungsziel war die Entwickelung eines neues Reibungsmodells, welches als tribologisches Vorhersageinstrument in der Metallverarbeitung, z. B. dem Warmwalzprozess von Aluminiumblechen, dient. Ein zuverlässiges Reibungsmodell in Metallbearbeitungsprozessen trägt dazu bei, die Genauigkeit und Effizienz zu erhöhen und damit Kosten und Energieverbrauch zu senken.
Untersuchung der Reibung auf der Rauheits-ebene
Mit derzeit gängigen Vereinfachungen, wie der Verwendung eines konstanten Coulombschen Reibungskoeffizienten, ist die Optimierung des Prozesses in Bezug auf Energie und Kosten nicht möglich. In dieser Arbeit wurde ein Modell zur Vorhersage der Reibung entlang des Kontakts eines Warmwalzstichs entwickelt, das thermoviskoplastische Materialeigenschaften der Aluminiumlegierung (makroskopisches Modell), die Topografie der Walze und die Darstellung des Kontaktbereichs in Kontaktfeldern (mikroskopisches Modell), analytische Modelle und Tribometerversuche umfasst.
Auswirkungen von eingeschlossenem Schmierstoff
Die Reibung hängt davon ab, wie sich Physik und Chemie in der Kontaktzone während des Umformprozesses entwickeln. Zu diesen Komponenten gehören zum Beispiel die Bildung von Schmierstofftaschen, mikro-plastohydrodynamische Schmierbereiche, Tribofilmbildung und Metallkontaktstellen. Plastische Kontakte mit hohem Kontaktflächenanteil werden stark von der Masseverformung beeinflusst. Mit zunehmender Anzahl der sich berührenden Unebenheiten beginnen die auf sie wirkenden Spannungsfelder zu interagieren, was zu plastischem Fließen im Substrat führt. Mit den modellierten Oberflächen und eines etablierten Abflachungskontaktmodells können bei bekannten rheologischen Eigenschaften der Schmierstoffe die Schmierstoffeinschlüsse und ihre Auswirkungen auf die reale Kontaktfläche quantifiziert werden.
Mit diesem Reibungsmodell ist der Projektpartner nun in der Lage, die Oberflächentopografie der Walzen unter Berücksichtigung der Schmierungs-bedingungen zu optimieren, um einen stabilen und effizienten Walzprozess für hochwertige Produkte zu etablieren.
Projektkoordination (Story)
Dipl.-Ing. Dr. Martin Jech
Projektleitung
AC2T research GmbH
Diese Success Story wurde von AC2T research GmbH und den genannten Projektpartnern zur Veröffentlichung auf der FFG Website freigegeben. Das COMET Zentrum InTribology1 wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMK, BMAW sowie den Bundesländern Niederösterreich und Vorarlberg gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG abgewickelt. Weitere Informationen zu COMET: www.ffg.at/comet
