Scherschneiden ohne Schmieren möglich

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IUL Institut für Umformtechnik TU Dortmund

Verschleiß beim Scherschneiden von Sandwichblechen ebenfalls untersucht

Neben monolithischen Blechen wurde auch der Verschleiß beim Schneiden von Sandwichblechen untersucht. Die untersuchten Sandwichbleche bestanden aus zwei 0,5 mm dicken Aluminiumdeckblechen der Legierung AlMg1 (EN AW-5005) H42 sowie einem 2 mm dicken Polyethylenkern geringer Dichte (LDPE; 0,92 g/cm³). Aus vorangegangenen Untersuchungen zur Schneidkantenoptimierung ist bekannt, dass es beim Schneiden dieser Sandwichbleche mit unbeschichteten Stempeln zu starker Adhäsion an der Mantelfläche kommt. Ein abrasiver Verschleiß wurde nicht festgestellt. Dementsprechend liegt der Fokus bei den Verschleißuntersuchungen auf der Bewertung des Einflusses verschiedener Beschichtungen auf den adhäsiven Verschleiß. Hierzu werden vier Beschichtungen auf einem 32-mm-Stempel (ohne Anschliff) appliziert und im geschlossenen Schnitt untersucht:

unbeschichtet (Referenz, Werkstoff HS-Stahl 1.3343, 64 HRC),

Chromnitrid mit modifizierter Kohlenstoffschicht (DLC),

Titanaluminiumnitrid (TiAlN) und

Aluminiumchromnitrid (AlCrN).

Der Schneidspalt betrug, ausgehend von den Ergebnissen zur Schneidkantenoptimierung, 50 µm. Eine Grund- oder Schutzbeölung war nicht aufgetragen. Die Versuche wurden mit den Serien 20, 100 und 500 Hübe auf einer Servomotorpresse Synchropress 2500 am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der TU Darmstadt durchgeführt.

Gleichmäßiger Kanteneinzug über den Umfang angestrebt

Als Gutteil wurden Werkstücke klassifiziert, die einen gleichmäßigen Kanteneinzug über den Umfang aufwiesen (Bild 3, links). Im Fall von einsetzender Adhäsion wurden die oberen Deckbleche beim Rückzug aufgrund des Verhakens mit der Aufschweißung zurückgezogen. Dies äußerte sich in einem geringeren Kanteneinzug, der sowohl in der Draufsicht (Bild 3, rechts oben) wie auch im Schliff (Bild 3, rechts unten) zu erkennen ist. Gleichzeitig kam es zu einer Delamination zwischen dem oberen Deckblech und dem LDPE-Kern. Darüber hinaus führten Aufschweißungen zu einem minimalen Kanteneinzug am unteren Deckblech. Neben der Veränderung der Schnittkante infolge der Adhäsion wurden die Mantelfläche und die Schneidkante mit konfokalem Weißlichtmikroskop (µ-surf, Firma Nanofocus) und taktilem Rauheitsmessgerät (Hommel T 8000, Firma Jenoptik) zusätzlich auf mechanischen Verschleiß untersucht.

Bezüglich des adhäsiven Verschleißes wiesen die Beschichtungen TiAlN und AlCrN mit 133 beziehungsweise 136 Hüben ohne Rückzug des oberen Deckblechs die besten Werte auf. Bei Verwendung eines unbeschichteten Stempels setzte der adhäsive Verschleiß beziehungsweise der Deckblechrückzug bereits nach 40 Hüben und bei der DLC-Beschichtung nach 60 Hüben ein. Dies zeigt, dass durch die Wahl einer geeigneten Beschichtung die Standzeit beim Trockenscherschneiden deutlich erhöht werden kann. Da in den Versuchen keinerlei Schmierstoff verwendet wurde, ist die Standzeiterhöhung auf die verbesserte Trennwirkung zwischen Werkstück und Stempel zurückzuführen. Davon abgesehen ist jedoch festzuhalten, dass die erreichbaren Hubzahlen im Vergleich zu herkömmlichen Standzeiten, wie sie von monolithischen Blechen mit Grundbeölung bekannt sind, extrem gering waren. Entsprechend ist abzuwägen, inwiefern der Vorteil durch den Verzicht auf Schmierstoffe durch die verkürzte Standzeit aufgehoben wird. Ein abrasiver Verschleiß konnte bei keiner der Beschichtungen festgestellt werden.

* Frank Steinbach ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Umformtechnik und Leichtbau der TU Dortmund, 44227 Dortmund, Prof. Erman Tekkaya ist dort Lehrstuhlinhaber; Philipp Stein ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Produktionstechnik und Umformmaschinen der TU Darmstadt, 64287 Darmstadt, Prof. Peter Groche ist dort Lehrstuhlinhaber

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