Open Access: Analysis of Multiaxial Tensile Stresses in Cold Forging Tools

Werkzeuge spielen beim Kaltumformen eine Schlüsselrolle, da sie direkten Einfluss auf die Teilequalität und die Prozessökonomie haben. Hohe Belastungen durch den Anpressdruck des Werkstücks stellen eine große Herausforderung hinsichtlich der Werkzeugstandzeit dar. In komplexen Geometrien konzentrieren sich die Zugspannungen im Werkzeug auf lokale Bereiche und sind sowohl in axialer als auch in tangentialer Richtung ausgerichtet. Diese Belastungsüberlagerung führt an den Spannungsspitzen zum Ermüdungsversagen. Da die Wechselwirkungen multidirektionaler Zugspannungen in Kaltumformwerkzeugen in bisherigen Untersuchungen nicht untersucht wurden, zielt diese Arbeit darauf ab, die Entstehung lokaler Spannungskonzentrationen in Axial- und Zugrichtung sowie die Möglichkeiten zu deren Beeinflussung besser zu verstehen. Da Werkzeugbelastungen in kritischen Bereichen während des Prozesses schwer zu messen sind, spielt die Simulation eine wichtige Rolle bei der Bewertung der Werkzeugspannungen. Dazu wird ein Modellprozess mit mehrachsigen Werkzeugbeanspruchungen simuliert und die Simulationsergebnisse mit experimentellen Werten verglichen, um das Modell zu validieren. Mithilfe der Simulation wird dann die Gesenkbelastung in Abhängigkeit vom Vorspannsystem analysiert.

Killmann, M., Merklein, M. (2024). Analysis of Multiaxial Tensile Stresses in Cold Forging Tools. In: Kusiak, J., Rauch, Ł., Regulski, K. (eds) Numerical Methods in Industrial Forming Processes. NUMIFORM 2023. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-58006-2_1