Improvement of die life with surface texture control and solid lubricant Translated title: Erhöhung der Lebensdauer von Stempeln durch Regulierung der Oberflächentextur und Einsatz von Festschmierstoffen

Abstract

The methodology of controlling the surface texture of dies by means of Hybrid-shot peening was examined for the improvement of the die life cycle applied to high strength steel sheets. Hybrid-shot is double-shot peening, where the first treatment is performed using large particles, and the second one is performed with finer shot particles. The specimens of tool steels for dies treated by Hybrid-shot showed a high resistance against galling which was evaluated by the galling generation load of the draw bead test by using an oil lubricant, compared with the single shot specimens. This result suggested that the surface texture influenced the galling property. For a quantitative analysis of surface texture of die material, Fast Fourier Transformation (FFT) was used. Findings revealed that the ratio of the spectrum amplitude between high and low frequencies calculated by FFT corresponded to the galling generation load of draw bead tests. On the other hand, the conventional index of surface roughness, Rz, had no relationship to the galling generation load. Furthermore, the effect of solid lubricant, that is, the powder produced by scallop shell, on the galling property was studied. The addition of fine scallop shell powder in the oil lubricant increased the galling generation load.

Kurzfassung

Eine Methode zur Regulierung der Oberflächentextur von Stempeln mittels Hybrid-Kugelstrahlen wurde durch Tests mit Proben aus hochfestem Stahl untersucht, um die Lebensdauer der Stempel zu erhöhen. Hybrid-Kugelstrahlen ist ein zweifaches Kugelstrahlen, bei dem zunächst größere und anschließend kleinere Partikel verwendet werden. Die so behandelten Werkzeugstahlproben wiesen eine höhere Beständigkeit gegen Kaltverschweißen auf, was durch Bestimmung der Kaltverschweißlast im Draw-Bead-Test (Ziehsickentest) unter Ölschmierung und den Vergleich zu einzelkugelgestrahlten Proben nachgewiesen wurde. Dieses Ergebnis legte die Vermutung nahe, dass die Beständigkeit des Kaltverschweißens durch die Oberflächentextur beeinflusst wird. Deshalb wurde die Oberflächentextur quantitativ per FFT untersucht. Es zeigt sich, dass das Verhältnis der Amplituden hoher und niedriger Frequenzen mit der Kaltverschweißlast korreliert. Andererseits konnte kein Zusammenhang des konventionellen Rauheits-Index Rz zur Kaltverschweißlast gefunden werden. Ferner wurde der Einfluss eines Festschmierstoffs, hier eine pulverisierte Jakobsmuschelschale, auf die Kaltverschweißbeständigkeit untersucht. Dabei zeigt sich, dass die Zugabe feinen Muschelschalenpulvers zum Schmiermittel Öl eine Erhöhung der Kaltverschweißlast bewirkt.