Tribological characteristics of stamping dies with coatings

• Autorzy: Evin E. , Abel M. , Viňáš J. , Tkáčová J. , Antoszewski B.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2013.12

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka tribologiczna matryc do tłoczenia z naniesionymi powłokami ceramicznymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A variety of cast iron and steel grades are used for manufacturing dies in stamping industry. The costs of these materials may vary considerably. However, with appropriate surface treatments, coatings and lubricants, a cost-effective die material may outperform the expensive ones. Therefore, in selecting die materials, a systematic evaluation of tool materials, coatings and heat treatments are required, considering the cost and tool life as parameters. In the contribution the plasma sprayed ceramic coatings Cr203 and Al2O3 were investigated in sliding contact with steel in both, the block-on-ring arrangement (tester T 05) and deep drawing process. The friction coefficient and wear of these coatings were measured at dry friction conditions and with lubricant at utilization of tester T 05. For different types of die rings (with and without ceramic coatings) the punching forces were measured during deep-drawing process. The results show that the main advantage of application of A1203 and Cr203 coatings on dies contact surfaces in comparison with dies made of tool steel may be the increase of life-time and wear resistance, the in-crease of the cup surface quality, savings of deficient elements by replacement of expensive tool steels by common constructional steels.

PL

Różnorodne żeliwa oraz stale są stosowane do wykonywania narzędzi do procesów tłoczenia. Koszt tych materiałów może kształtować się na różnym poziomie. Tymczasem, poprzez zastosowanie określonej obróbki powierzchniowej i powłoki oraz smaru, matryce można wytwarzać metodami mniej kosztownymi, zastępując drogie materiały. Dlatego też w doborze materiałów konieczna jest systematyczna analiza materiałów narzędziowych, stosowanych powłok oraz przewidywanej obróbki cieplnej, biorąc pod uwagę jako podstawowe parametry koszty wykonania oraz żywotność narzędzi. W prezentowanym opracowaniu badano naniesione plazmowo powłoki Cr203 oraz Al2O3 w kontakcie ze stalą, zarówno za pomocą tribotestera T 05, jak również w procesie wytłaczania. Pomiary współczynnika tarcia oraz zużycia realizowano za pomocą tribotestera w warunkach tarcia na sucho oraz z zastosowaniem smaru. W trakcie procesu wytłaczania dokonywano pomiaru siły kształtowania dla różnych pierścieni matrycowych z powłoką ceramiczną oraz bez powłoki. Wyniki badań zdecydowanie wykazały główne korzyści wynikające ze stosowania narzędzi z powłokami ceramicznymi w porównaniu z narzędziami bez powłoki na powierzchniach kontaktu z kształtowanym materiałem – zwiększenie żywotności poprzez zmniejszenie zużycia ściernego, poprawę jakości wytłoczek oraz oszczędzanie materiałów deficytowych przez zastąpienie drogich stali stopowych stalami konstrukcyjnymi.

Słowa kluczowe

EN

deep drawing; stamping die; ceramic coatings; friction coefficient

PL

tłoczenie blach; matryce; powłoki ceramiczne; współczynnik tarcia

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 85[288], nr 2
• Strony: 129--137
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Evin E.

• Technical University in Košice, Mäsiarska 74, 040 01 Košice, Slovakia, tel.: [phone]

autor

Abel M.

• Technical University in Košice, Mäsiarska 74, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Viňáš J.

• Technical University in Košice, Mäsiarska 74, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Tkáčová J.

• Technical University in Košice, Mäsiarska 74, 040 01 Košice, Slovakia

autor

Antoszewski B.

• Kielce University of Technology, 7 Tysiąclecia P.P. Ave, 25-314 Kielce

Bibliografia

• [1] Lange K.: Umformtechnik. Band 3 Blechbearbeitung, Springer-Verlag, Berlin 1990.
• [2] Zibulla G.G.: Auftragen des Schmierstoffes beim Tief-ziehen von Blechen, Bänder Bleche Rohre, 10/1982, 286-288.
• [3] Jeffery B.: Advanced lubricant technology for high-strenght steel, Stamping Jour-nal, 2004.
• [4] Kim H., Altan T., Yan Q.: Evaluation of stamping lubricants in forming advanced high-strength steel (AHSS) using deep drawing and ironing test, J. Mat. Proc. Technol., 209 (2009), 4122-4133.
• [5] Kim H., Han S.S., Kim K., Altan T.: Evaluation of die coatings and stamping lub-ricants using the strip drawing test, CPF Report, CPF 2.3/08/02, 2008.
• [6] Trzepieciński T.: Numerical modeling of the drawbead simulator test, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, s. Mechanika, 84 (2012), 69-78.
• [7] Hummel S.R.: Development of a galling resistance test method with a uniform stress distribution, Tribol. Int., 41 (2008), 175-180.
• [8] Swanson P.A., Ives L.K., Whitenton E.P., Peterson M.B.: A study of the galling of two steels using two test methods, Wear, 122 (1988), 207-223.
• [9] Vollertsen F., Zhenyu H.: Determination of size dependent friction functions in sheet metal forming with respect to the distribution of contact pressure, Prod. Eng. – Research Development, 2 (2008) 345-350.
• [10] Antoszewski B.: Friction and wear behavior in plasma sprayed coating, Acta Physica Polonica A, 89 (1996), 145-152.
• [11] Evin E., Antoszewski B.: Computer aided measurement and evaluation of friction ratios at deep drawing, Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 1998.