Forschungsberichte

Einfluß der Werkzeuggeometrie auf das Scherschneiden und Reißen von Aluminiumfeinblechen

Michael Hoogen

184 Seiten 120 Abbildungen Hieronymus Buchreproduktions GmbH, München, 1999 ISBN 3-89791-045-4

Bisher veröffentliche Arbeiten konzentrierten sich hauptsächlich auf die Optimierung des Scherschneidens von Edelstählen und Elektroblechen. Hierbei wurde die Gratbildung als Indikator für den Werkzeugverschleiß betrachtet. Die Reduzierung der Gratbildung im Neuzustand der Werkzeuge war in der Regel nicht Gegenstand der Untersuchungen. Beim Scherschneiden von Aluminiumknetlegierungen wird im Vergleich zu Stahlwerkstoffen schon bei geringer Gratbildung eine partielle Auflösung des Werkstoffverbundes beobachtet. Die abgelösten Werkstoffpartikel in Form stark kaltverfestigter Späne wie z.B. Flitter können zu Beschädigungen der Werkstoffoberfläche durch Einprägungen während der Weiterverarbeitung und zu Kaltaufschweißungen im Bereich der Schneidkanten führen. Optimale Prozeßbedingungen für das Zerteilen von Aluminiumblechen wurden bislang kaum ermittelt. Ein alternatives Verfahren zum Zerteilen von Blechwerkstoffen ist das Reißen, das bisher nicht systematisch untersucht wurde. Beim Reißen wird der Spannungszustand des Blechwerkstoffs im Schneidspalt verändert und somit Schnittflächenqualität, Maßgenauigkeit und Schneidkraftverlauf beeinflußt. Die Veränderung des Spannungszustands beruht auf der Vergrößerung des relativen Schneidspalts in einem Bereich von 20% bis 100% der Blechdicke und dem Anbringen einer Fase an der Schneidkante des Stempels bzw. der Matrize.

  • Entwicklung, Konstruktion und Fertigung eines Werkzeugs zum Scherschneiden und Reißen mit geschlossener Schnittlinie sowie zum Abschneiden mit offener Schnittlinie bei variablen Blechneigungswinkeln;
  • Durchführung von Scherschneidversuchen mit geschlossener Schnittlinie unter Variation des Schneidspaltes und des Blechwerkstoffs;
  • Durchführung von Reißversuchen mit geschlossener Schnittlinie unter Variation des Schneidspaltes, der Fasernhöhe und -breite am Schneidstempel und des Blechwerkstoffs;
  • Durchführung von Abschneidversuchen mit offener Schnittlinie unter Variation des Schneidspaltes, des Blechneigungswinkels und des Blechwerkstoffs;
  • Auswertung der Meßergebnisse und Beschreibung des Einflusses werkzeug- und blechwerkstoffseitiger Versuchsparameter auf das Schneidergebnis.

Für die präzise Bestimmung des Einflusses der Versuchsparameter auf das Schneidergebnis ist es erforderlich, unerwünschte Einwirkungen der für die Versuchsdurchführung eingesetzten Presse auszuschließen, wie z.B. Stößelkippungen und Schwingungen, und eine exakte und reproduzierbare Einstellung des Schneidspaltes zu ermöglichen. Die Versuche werden mit scharfen Schneidkanten durchgeführt, so daß Hinweise zur Reduzierung der Gratbildung beim Scherschneiden mit Werkzeugen im Neuzustand gegeben werden. Um auszuschleißen, daß sich die Qualität des Einflusses bestimmter variabler Parameter mit dem Verschleiß der Schneidkanten verändert, werden Stichprobenversuche mit vorab definiert verschlissenen Matrizenschneidkanten durchgeführt. Grundlegende Voraussetzung für die Erfassung der Schnittflächenkenngrößen des Schnitteils ist die Bestimmung eines geeigneten und hinreichend genauen Verfahrens zur Messung der Geometrie der Schnittfläche.