Gezielte Gesenktemperaturführung durch die Integration von Wärmeleitrohren in Werkzeugen der Warmmassivumformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189451423

Die Gesenktemperatur hat einen erheblichen Einfluss auf das Verschleißverhalten von Schmiedewerkzeugen. Daher werden sie während des Betriebes üblicherweise mit einer kombinierten Kühlschmierung zur Verschleißreduzierung beaufschlagt. Flüssige Kühlschmiermittel müssen immer sowohl die Funktion des Kühlens als auch die des Schmierens erfüllen. Da die kombinierte Funktionserfüllung immer nur einen Kompromiss darstellt, wurde hier eine Separierung der Funktionen erprobt. Als alternative Kühlmethode werden passiv arbeitende Heatpipes (Wärmeleitrohre) verwendet. Im ersten Antragszeitraum wurde das Leistungsvermögen von Heatpipes unter schmiedetypischen Randbedingungen ermittelt. Anschließend wurde ein gebräuchliches Schmiedegesenk mit Heatpipes versehen und für Serienschmiedeversuche verwendet. Durch die Heatpipe-Kühlung wurde eine Temperaturabsenkung erzielt, die zu einer erheblichen Verschleißreduzierung führt. Die grundsätzliche Eignung dieses Kühlverfahrens für Schmiedegesenke wurde somit erwiesen. Im zweiten Antragszeitraum soll untersucht werden, inwiefern die Effektivität der Heatpipe-Kühlung durch Verbesserung der thermischen Kopplung gesteigert werden kann. Hierzu sind plastische Verformungen der Heatpipes und die Optimierung der thermischen Anbindung durch Lötverfahren vorgesehen. Anschließend soll die Effektivität und Beständigkeit der thermischen Koppelung zwischen Heatpipe und Gesenk unter zyklisch hoher thermomechanischer Beanspruchung im Rahmen von Serienschmiedeversuchen untersucht und deren Potential zur Wärmeübertragung und letztendlich Verschleißreduzierung bewertet werden. Zur Beurteilung der Effektivität der thermischen Anbindung sind umfangreiche zerstörende und zerstörungsfreie Verschleißuntersuchungen an den Schmiedegesenken geplant.Nach Abschluss der Untersuchungen stehen Erkenntnisse zum Einfluss der thermischen Kopplung von Heatpipe und Gesenk auf den übertragbaren Wärmestrom zur Verfügung. Diese Erkenntnisse werden auf die Verschleißentwicklung bezogen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen