Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Schneidstempeln durch partielle Integration von Hartmetall- und Keramiksegmenten mittels stoffschlüssigem Fügen
Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens, Dipl.-Ing. Thomas Pielka, Institut für Umformtechnik und Umformmaschinen (IFUM) der Leibniz Universität Hannover -
Prof. Dr.-Ing. habil. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Friedrich-Wilhelm Bach, Dipl.-Ing. Jörg Schaup, Institut für Werkstoffkunde (IW) der Leibniz Universität Hannover
63 Seiten - 59,00 EUR (sw, 38 teils farbige Abb., 8 Tab.)
ISBN 978-3-86776-344-8
Zusammenfassung
Durch heutige industrielle Anforderungen, wie dem Trend zum Leichtbau, werden in der blechverarbeitenden Industrie, insbesondere im Automobilbau, vermehrt hoch- und höchstfeste Blechwerkstoffe eingesetzt. Das Scherschneiden dieser Werkstoffe führt zu einem erhöhten Verschleiß der Aktivschneidelemente und somit zu einer ge-ringeren Standmenge der Werkzeuge als beim Schneiden von herkömmlichen Blechqualitäten. Um dem zu begegnen, werden zunehmend teure, verschleißbeständige Stempelwerkstoffe, wie pulvermetallurgisch hergestellte Stähle, eingesetzt.
Für eine wirtschaftlichere Gestaltung der Schneidstempel für das Schneiden von hoch- und höchstfesten Stählen wurden im Rahmen des Forschungsprojektes Basis-stempel aus kostengünstigem Material durch partielle Integration von Hartmetallen und Keramiken mittels stoffschlüssigen Fügens modifiziert. Die modifizierten Stempel wurden Verschleiß- und Standmengenuntersuchungen mit Blechwerkstoffen unterschiedlicher Festigkeiten und Dicken unterzogen, wobei Erkenntnisse hieraus in die Optimierung der Inlays und der Löttechnik einflossen.
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die hier angewandte Technologie des Modifizierens eines Trägerstempels mittels eines verschleißbeständigen Inlays in der Schneidzone durchaus dazu geeignet ist, den Verschleiß zu minimieren und somit die Standzeit der Werkzeuge erheblich zu erhöhen. Bei einigen Blechwerkstoffen und Prozessparametern konnten reproduzierbar weit höhere Standzeiten erreicht werden als mit einem handelsüblichen Stempel aus Schnellarbeitsstahl. Für das Schneiden anderer Blechwerkstoffe war diese Technologie dagegen ungeeignet.
Die umfangreiche Analyse der Schneidversuche mittels Simulation, Prozesskraftmessung, Mikrohärtemessung in der Schneidzone sowie die Auswertung erstellter Schliffbilder hat gezeigt, dass eine Vorhersage der Standmenge von Keramik- und Hartmetallinlays für die betrachteten Blechwerkstoffe teilweise nicht möglich ist. Aufgrund der Versagensmechanismen bei keramischen Werkstoffen können lediglich Prozessmerkmale identifiziert werden, die ein Versagen begünstigen.
Das Forschungsvorhaben „Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Schneidstempeln durch partielle Integration von Hartmetall- und Keramiksegmenten mittels stoffschlüssigem Fügen“ wurde unter der Fördernummer AiF 14978N 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. 308 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.
Inhaltsverzeichnis
1 ZUSAMMENFASSUNG
2 EINLEITUNG UND PROBLEMSTELLUNG
3 ZIELSETZUNG UND LÖSUNGSWEG
4 STAND DER FORSCHUNG
4.1 Scherschneiden
4.2 Löttechnik
5 VORBEREITUNG UND DURCHFÜHRUNG VON SCHNEIDVERSUCHEN
5.1 Konstruktion und Bau eines Versuchswerkzeugs
5.2 Herstellung modifizierter Schneidstempel
5.2.1 Eigenschaften der Schneidelemente
5.2.2 Fügen von Stempel und Schneidelement
5.3 Scherschneidversuche
5.3.1 Dauerschneidversuche Phase 1
5.3.2 Optimierung der Schneidstempelinlays
5.3.3 Dauerschneidversuche Phase 2
5.3.4 Schneidversuche mit Zusatzbeölung
5.3.5 Standmengenversuch ZrO2-Inlay/DP600
5.3.6 Schneidversuche mit PKD-Inlays
6 AUSWERTUNG DER SCHNEIDVERSUCHE
6.1 Schliffbilder
6.2 Schnittkraftmessung
6.3 Simulation des Schneidprozesses
6.4 Mikrohärtemessung in der Schnittzone
6.5 Zusammenfassung der Ergebnisse
6.6 Zweckmäßigkeit der durchgeführten Arbeiten
7 SYMBOLVERZEICHNIS
8 LITERATURVERZEICHNIS
