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Scherschneiden ohne Schmieren möglich

| Autor / Redakteur: Frank Steinbach, Philipp Stein und andere / Stéphane Itasse

Bild 1: Um die Prozesskette zu verkürzen und die Umwelt zu entlasten, untersuchen Forscher, wie man Bleche ohne Schmierstoffe lochen kann.
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Bild 1: Um die Prozesskette zu verkürzen und die Umwelt zu entlasten, untersuchen Forscher, wie man Bleche ohne Schmierstoffe lochen kann. (Bild: TU Dortmund)

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Schärfere Umweltgesetze und Kosteneinsparungen durch weniger Teilereinigung machen das schmierstofffreie Scherschneiden interessant. Allerdings ergeben sich dadurch neue Herausforderungen, vor allem im Hinblick auf die Werkzeugstandzeit.

Um den Einfluss des Verzichts auf Schmierstoffe zu erforschen, wurden an monolithischen Blechen Serien mit 50.000 Hüben (Staffelung 10.000 Hübe) auf einem Trumpf-Stanzautomaten Trupunch 5000 am Institut für Umformtechnik und Leichtbau der TU Dortmund untersucht. Die Serien wurden an einem mikrolegiertem Stahlblech HC300LA (t = 1,0 mm) im geschlossenen Schnitt (Durchmesser 16 mm) durchgeführt. Die Schneidstempel (ohne Anschliff) und Matrizen bestanden aus dem HS-Stahl 1.3343. Der relative Schneidspalt betrug 8 %. Es wurden vier Zustände verglichen:

  • komplett trockenes entöltes Blech,
  • Beölung wie Lieferzustand,
  • beölt mit Stanzöl und
  • trocken, aber mit beschichtetem Stempel.

In den Versuchsserien zeigte sich erwartungsgemäß, dass der Stempel beim Scherschneiden von komplett trockenen Blechen sowohl an der Mantelfläche als auch an der Stirnseite des Stempels den höchsten Verschleiß aufwies. Starke Aufschweißungen an der Stempelmantelfläche waren sichtbar. Bei Betrachtung der 45°-Verschleißlängen (Bild 2) war schon mit der ab Werk aufgetragenen Grundbeölung (Korrosionsschutzöl, kinematische Viskosität 60 mm²/s) eine Verringerung des Verschleißes erkennbar. Eine zusätzliche Beölung mit einem Stanzöl höherer Viskosität (100 mm²/s) reduzierte den Verschleiß nochmals.

DLC-Beschichtung schützt besser vor Verschleiß als Stanzöl

Hervorzuheben ist der Einsatz des beschichteten Stempels. Bei der Beschichtung handelte es sich um eine tetraedrische, wasserstofffreie, amorphe DLC-Beschichtung vom Typ taC. Sie weist eine hohe Härte auf und bietet einen hohen Widerstand gegen Kaltaufschweißungen. In der Tat war der gemessene Verschleiß in Form der 45°-Verschleißlänge geringer als bei den Serien mit Stanzöl. Hier wird vermutet, dass die Beschichtung eine noch bessere Trennwirkung zwischen Werkstück und Stempel ermöglicht als der Schmierstoff. Darüber hinaus wird angenommen, dass die Kühlwirkung des Schmierstoffs nur eine untergeordnete Rolle spielt.

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