Zhenyu Hu

Determination of size-dependent friction functions in sheet metal forming with respect to the distribution of the contact pressure

The aim of this paper is to optimize the analytical model developed in previous work (Hu et al. in Determination of the friction coefficient in deep drawing, process scaling. In: Vollertsen F, Hollmann F (eds) Proceeding of the 1st colloquium of DFG priority program process scaling. BIAS-Verlag, ISBN 3-933762-14-6, Bremen, pp 27–34, 2003; Hu and Vollertsen in J Technol Plast 29:1–9, 2004; Vollertsen and Hu in Annu CIRP 55(1):291–294, 2006) with respect to the distribution of the contact pressure at the drawing radius. A size-dependent friction function was acquired based on the experimentally measured punch force from strip drawing with deflection, which can identify the tribological size effects in sheet metal forming. This function was implemented in the FEM-simulation. The distribution of the contact pressure at the drawing radius was assumed to be uniform in the previous analytical model, which is not right, since the simulated punch force versus punch travel curve showed a difference of about 11% from the experimental curve (Vollertsen and Hu in Annu CIRP 55(1):291–294, 2006). In the new analytical model the non-uniform distribution of contact pressure between the work piece and the tools was taken into account. The simulated curve using the friction function from the new model shows a better agreement with the experimental curve.

Optimisation of the blank shape for micro deep drawing of rectangular parts

In this investigation the blank shape for micro deep drawing of rectangular parts was for the first time optimized using FEM method with consideration of the real process conditions in micro forming, i.e. the coefficient of friction and the flow curves of thin foils. The acquired optimized blank shape was then validated by applying it to experiments. For both numerical and experimental investigations a punch with a section of 2×1 mm2 was used. Aluminum Al99.5 with a sheet thickness of 20 μm was used as blank material in this investigation. A flange free drawn part was successfully obtained from experiment using the blank shape and blank holder force optimized using FEM.

Reibverhalten von Werkstoffen für Mikrotiefziehwerkzeuge

Kurzfassung Es werden Methoden sowie eine Vorrichtung vorgestellt, die es ermöglichen, orientierende Untersuchungen über die Eignung unterschiedlicher Werkstoffe für den Einsatz als Werkzeuge im Mikrotiefziehprozess durchzuführen. Untersucht werden unterschied- lich hergestellte Stähle, lasergenerierte Werkstoffe sowie eine DLC-Schicht. Aufgrund der sehr einfachen Probengeometrie können auch aus schwer spanbaren Werkstoffen relativ einfach Proben gefertigt werden. Zunächst werden mittels Streifenziehversuch die Reibzahlen der Paarungen Werkzeugwerkstoff — Werkstückwerkstoff ermittelt. Danach werden die Gleitweglängen, die ohne Verschleiß zurückgelegt wurden, bestimmt. Des Weiteren werden licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen durchgeführt zur Klärung des Verschleißmechanismus. Die vorgestellten Untersuchungen ergaben Adhäsion als hauptsächlichen Verschleißmechanismus unter den Bedingungen des Mikrotiefziehens bei den untersuchten Werkstoffkombinationen.