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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Förderungsnummer
IGF-Nr. 20238 N/1
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36 Dr. Andreas Bán
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