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EFB-Forschungsbericht Nr. 135

Optimierung der Schneidparameter beim Zerteilen von Aluminiumblechen zur Reduzierung der Gratbildung

EFB135.jpg

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Hartmut Hoffmann, Dipl.-Ing. Michael Hoogen, Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen der Technischen Universität München , Prof. Dr.-Ing. habil. Volker Ulbricht, Dr.-Ing. Thomas Pyttel, Institut für Festkörpermechanik, Professur für Kontinuumsmechanik der Technischen Universität Dresden

152 Seiten (sw 72 Abb, 9 Tab)

ISBN: 978-3-86776-266-3

Preis (Digital) EUR 59,00

Preis (Print) EUR 66,30

Schlagworte: Aluminiumblech, Scherschneiden

Zusammenfassung

Beim Scherschneiden von Aluminiumblechwerkstoffen wird im Vergleich zu Stahlwerkstoffen bereits bei geringer Gratbildung die Auflösung des Werkstoffverbunds an der Schnittfläche beobachtet. Die abgelösten Werkstoffpartikel in Form von stark kaltverfestigten Spänen (Flitter) gelangen zwischen Bauteil und Werkzeug. Daraus resultiert zwangsläufig eine Beschädigung des Blechteils. Die Ergebnisse beim Scherschneiden mit geschlossener Schnittlinie zeigen, dass der relative Schneidspalt einen geringen Einfluss auf die Schnittgrathöhe ausübt.

Die Schnittgrathöhe wird wesentlich durch den Schneidkantenradius, d. h. durch den Verschleißzustand der Schneidkante beeinflusst. Ein optimaler Schneidspalt in diesem Zusammenhang ist der Schneidspalt, bei dem die geringste Abrundung der Schneidkanten auftritt, und somit auch beim Scherschneiden großer Stückzahlen kleine Grathöhen entstehen. Die Bedeutung des relativen Schneidspalts und des Schneidkantenzustands auf die Schnittgrathöhe beim Reißen ist dieselbe wie beim Scherschneiden.

Zur sicheren Gewährleistung eines vollkantigen Schnitts und aufgrund der Zunahme der Differenz zwischen Istmaß und Nennmaß der Schnittlinie und der bezogenen Schneidarbeit ist eine prozesssichere Reduzierung der Schnittgrathöhe beim Reißen mit entsprechender Fasengeometrie und Schneidspalten zwischen 20% und 40% zu erzielen.

Die Versuchsergebnisse zeigen. dass der Einfluss des relativen Schneidspalts auf die Schnittgrathöhe beim Scherschneiden mit offener Schnittlinie wesentlich größer ist. als beim Scherschneiden bzw. Reißen mit geschlossener Schnittlinie. Werden relative Schneidspalte unterhalb des kritischen relativen Schneidspalts gewählt, kann die Schnittgrathöhe signifikant reduziert werden.

Abschließend bleibt festzuhalten. dass durch die Wahl entsprechender Verfahrensparameter eine deutliche Reduzierung der Schnittgrathöhe und damit die Gefahr der Bildung von Flitter verringert werden kann. Dies gilt insbesondere beim Scherschneiden mit offener Schnittlinie. das als Zerteilverfahren bei jedem Beschneiden von Karosserieteilen eingesetzt wird. Dadurch ist es möglich, die Fertigung von Karosserieteilen aus Aluminiumknetlegierungen reproduzierbarer, prozesssicherer und wirtschaftlicher zu gestalten.

Das Forschungsvorhaben „Optimierung der Schneidparameter beim Zerteilen von Aluminiumblechen zur Reduzierung der Gratbildung“ wurde unter der Fördernummer AiF 10885B von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 135 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

Verzeichnis der Kurzzeichen
1 Einleitung
2 Stand der Kenntnisse
2.1 Darstellung des Schneidvorgangs
2.2 Schnittflächenkenngrößen
2.3 Einflußgrößen auf den Scherschneidprozeß
2.3.1 Einfluß des Werkzeugs
2.3.1.1 Einfluß des Schneidspalts
2.3.1.2 Einfluß der Schnittlinie
2.3.1.3 Einfluß des Schneidkantenzustands
2.3.1.4 Einfluß des Werkzeugwerkstoffs
2.3.2 Einfluß des Blechs
2.3.3 Zusammenfassung
3 Zielsetzung und Aufgabenstellung
4 Versuchs- und Meßeinrichtungen
4.1 Presse
4.2 Versuchswerkzeug
4.3 Messung der Schnittflächenkenngrößen
5 Versuchswerkstoffe
5.1 Bezeichnung der Versuchswerkstoffe
5.2 Prüfung der Versuchswerkstoffe
5.2.1 Chemische Zusammensetzung
5.2.2 Gefügestruktur
5.2.3 Mechanische Kennwerte
5.2.4 Oberflächenrauheit
6 Versuchsplan
7 Versuchsdurchführung
7.1 Scherschneiden mit geschlossener Schnittlinie
7.2 Reißen mit geschlossener Schnittlinie
7.3 Scherschneiden mit offener Schnittlinie und geneigtem Blech
8 Fehlerrechnung
9 Versuchsergebnisse
9.1 Scherschneiden mit geschlossener Schnittlinie
9.1.1 Bruchfläche
9.1.2 Glattschnittfläche und Kanteneinzug
9.1.3 Schnittgrathöhe und -breite
9.1.4 Zusammenfassung
9.2 Reißen mit geschlossener Schnittlinie
9.2.1 Bruchfläche
9.2.2 Glattschnittfläche und Kanteneinzug
9.2.3 Schnittgrathöhe
9.2.4 Zusammenfassung
9.3 Scherschneiden mit offener Schnittlinie
9.3.1 Bruchfläche
9.3.2 Glattschnittfläche und Kanteneinzug
9.3.3 Schnittgrathöhe
9.3.4 Zusammenfassung
10 Numerisches Simulationsmodell für das Scherschneiden
10.1 Konzeptionelles Vorgehen
10.2 Berechnungsmodell
10.3 Numerische Ergebnisse
11 Zusammenfassung und Ausblick
12 Bilderverzeichnis
13 Tabellenverzeichnis
14 Literaturverzeichnis
15 Anhang