Stöbern Sie in der
Publikationsliste »

0 Dokumente
auf der Merkliste »

EFB-Forschungsbericht Nr. 030

Einfluss von Schneidwerkzeug-Beschichtungen auf die Standzeit beim Scherschneiden mit hohen Geschwindigkeiten (Teil 2)

Verfasser:
Prof. Dr.-lng. Dieter Schmoeckel, Dipi.-Wirtsch.-lng. Matthias Schüßler, Institut für Umformtechnik der Technischen Hochschule Darmstadt

117 Seiten (Sw 55 Abb., 12 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-052-2

Preis (Digital) EUR 54,00

Preis (Print) EUR 61,00

Schlagwörter: scharfkantig, Schneidwerkzeug, scherschneiden

Zusammenfassung

Ziel des Forschungsvorhabens war es, über eine Verschleißanalyse mit Hilfe von gezielten Maßnahmen bei der Wahl des Werkzeugwerkstoffs und dessen Beschichtung den Werkzeugverschleiß beim Scherschneiden im geschlossenen Schnitt zu vermindern.

Die eingesetzten Blechwerkstoffe - zwei Elektrobleche und zwei rost- und säurebeständige Bleche - wurden ausgesucht, um die Werkzeuge möglichst unterschiedlichen Beanspruchungen auszusetzen. Die beiden Elektrobleche entfalten vorherrschend abrasive Verschleißmechanismen, während die rost- und säurebeständigen Bleche eher zu Adhäsionen neigen.

Die Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß bei den Elektroblechen V360 - 50A bzw. V135 - 50A und beim ferritischen Chrom-Titan-Blech (X5 CrTi 12) der Stirnflächenverschleiß überwiegt, während beim austenitischen Chrom-Nickel-Blech (X5 CrNi 18 9) der Mantelflächenverschleiß dominiert.
Bei dominantem Mantelflächenverschleiß bietet sich der Kaltarbeitsstahl X 155 CrVMo 12 1 in Verbindung mit einer TiC/TiN-Beschichtung nach dem CVD-Verfahren an. Ein derartig präpariertes Werkzeug kann auch ohne Stirnflächenbeschichtung, d.h. im nachgeschliffenen Zustand, gefahren werden. Mindestens ebenso gute Ergebnisse werden erzielt mit S 6-5-3 als Grundwerkstoff und einer TiN-Beschichtung nach dem PVD-Verfahren, wenn eine hohe Schneidgeschwindigkeit (> 0,6 m/s) gewählt wird. Hartmetall, ein Werkstoff der im Zusammenhang mit allen anderen Versuchsblechen Maßstäbe setzte hinsichtlich der Verschleißfestigkeit, kann in Verbindung mit X5 CrNi 18 9 nicht überzeugen.

Herrscht Stirnflächenverschleiß vor, sollte der TiN(PVD)-beschichtete S 6-5-3 mit Stirnflächenbeschichtung eingesetzt werden. Ist ein Nachschliff erforderlich, bietet ein derart präpariertes Werkzeug immer noch gute bis sehr gute Ergebnisse. Bei den Reaktionsschichten hingegen wirkt sich ein stirnflächenseitiger Nachschliff der Werkzeuge aufgrund der auftretenden Schneidkantenversprödung eher standmengenerhöhend aus. Borierter oder nitrierter Kaltarbeitsstahl erlaubt in Verbindung mit Elektroblech nahezu ebenso gute Standmengen wie die besten Werkzeuge mit Auflageschicht.

Das Forschungsvorhaben „Einfluss von Schneidwerkzeug-Beschichtungen auf die Standzeit beim Scherschneiden mit hohen Geschwindigkeiten (Teil 2)“ wurde unter der Fördernummer AiF-Nr.: 6329 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. 30 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.

Inhalt

0 Zusammenfassung
1 Wirtschaftliche und technische Problemstellung
2 Grundlegendes zur Thematik und zur Darstellung der Versuchsergebnisse
3 Der Schneidvorgang
3.1 Allgemeine Darstellung
3.2 Theorie des Schneidvorganges bei verschlissenem Werkzeug
3.3 Verschleißformen von Schneidwerkzeugen
3.3.1 Stirnflächenverschleiß
3.3.2 Mantelflächenverschleiß
3.3.3 Kolkverschleiß
4. Werkstoffe und Werkzeugbeschichtungen
4.1 Anforderungen an die Werkzeuge
4.2 Für die Versuchsreihen eingesetzte Grundwerkstoffe
4.2.1 Der X 155 CrVMo 12 1
4.2.2 Der S 6-5-3
4.3 Werkzeugbeschichtungen
4.3.1 Nitrieren
4.3.2 Borieren
4.3.3 CVD – Beschichtung (Chemical Vapor Deposition)
4.3.4 PVD – Beschichtung (Physical Vapor Deposition)
4.4 Blechwerkstoffe für die Verschleißuntersuchungen
4.4.1 V360 – 50A
4.4.2 V135 – 50A
4.4.3 X5 CrTi 12
4.4.4 X5 CrNi 18 9
5. Der Versuchsaufbau
5.1 Die Versuchsanlage
5.2 Das Werkzeug
5.3 Messdaten
5.3.1 Grathöhenmessung
5.3.2 Schnittzonenverteilung
5.3.3 Lochdurchmesser
5.3.4 Härtemessung
5.3.5 Verschleiß am Werkzeug
6. Grundlegende Versuchsergebnisse
6.1 Einfluss der Blechwerkstoffe auf die Teilequalität und ihre Darstellungen
6.2 Einfluss der Werkstoffe und deren Beschichtungen auf den Verschleiß
7. Diskussion der Versuchergebnisse
7.1 Interpretation der Maximalgratentwicklung und ihre statische Verarbeitung
7.1.1 Ergebnisse mit niedrigsiliziertem Elektroblech V360 – 50A
7.1.2 Ergebnisse mit hochsiliziertem Elektroblech V135 – 50A
7.1.3 Ergebnisse mit ferritischem Chrom-Titan-Stahl X5 CrTi 12 . 43
7.1.4 Ergebnisse mit dem austentischem Chrom-Nikel-Stahl X5 CrNi 18 9
7.2 Die Durchmesserveränderung am Schnitteil als Informationsträger bezüglich Werkzeugverschleiß
7.3 Die Schnittzonenverteilung als Informationsträger bezüglich Werkzeugverschleiß
7.4 Die Härteverlauf im schnittnahen Bereich des Außenteils
7.5 Einfluss des Schneidevorgangs auf die Gefügestruktur des Werkzeugwerkstoffs
7.6 Besonderheiten PVD-beschichteter und nitrierter Werkzeuge
Literatur
Bildmaterial