TriboSim - Verschleiß von Walzenbeschichtungen experimentell und simulativ bewerten

Ausgangssituation:

  • Erhöhter Verschleiß an Arbeitswalzen durch vermehrten Einsatz von höchstfesten Stählen im Automobilbau
  • Einsatz der toxischen und krebserregenden Chromsäure für die verschleißmindernde Hartverchromung von Walzen
  • Aufwändige Betriebsversuche für die Entwicklung von neuen Walzenbeschichtungen erforderlich

Projektziele:

  • Entwicklung einer experimentellen und numerischen Methodik zur Bewertung von Verschleißschutzschichten für Umformwerkzeuge unter den spezifischen Prozessparametern des Kaltwalzens von Stahlband
  • Entwicklung neuer Mikro-Prüfverfahren zur zyklischen Belastung und quantitativen Bestimmung der Haftfestigkeit von metallischen Schichten
  • Numerische Simulation des Schichtversagens unter den spezifischen Bedingungen des Kaltwalzens (Projektpart des Instituts für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen)
  • Prozessnahe Untersuchung des Schichtverschleißes und Überprüfung des Simulationstools in einem 3-Rollen-Verschleiß-Prüfstand

Innovative Ansätze:

  • Erstmalige Ermittlung der Haftscherfestigkeit durch Abscherung von chemisch abgeschiedenen Nickelmikrostrukturen mit einem Nanoindenter 
  • Aufbau von Prozessmodellen auf Makro- und Mesoebene zur Abschätzung des Delaminationsrisikos von Walzenbeschichtungen (Projektpart des Instituts für Bildsame Formgebung der RWTH Aachen)

Nutzen für die Industrie:

  • Optimierung des Verschleißschutzes, u. a. durch Abstimmung Beschichtung/Walzenwerkstoff
  • Verlängerung der Standzeiten der Walzen und Steigerung der Oberflächenqualität des Bandes
  • Verbesserte und REACH-konforme Beschichtungen

Publikationen:

Bán, A.; Tacke, A.; Liu, Z.; Quadfasel, A.; Hirt, G.:
Modellierung des Verschleißverhaltens von beschichteten Umformwerkzeugen für die Kaltmassivumformung mittels experimenteller und numerischer Methoden am Beispiel Flachwalzen (TriboSim), Abschlussbericht über ein Forschungsvorhaben der AIF, Förderkennzeichen 20238 N, Fosta-Bericht P1365, Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf (2022).
 

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