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Einsatz keramischer Schneidstoffe in der Stanztechnik

Using ceramics for cutting tools
 
: Schober, R.; Loibl, D.

:

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 35 (2004), No.10/11, Spezialausgabe Reibung/Verschleiß, pp.830-834
ISSN: 0933-5137
German
Journal Article
Fraunhofer IKTS ()
ceramic; friction; punching process; tool; wear

Abstract
Auf einer Schnellläuferpresse wurden mit einem speziellen Versuchswerkzeug Standmengenuntersuchungen mit Keramikstempeln im Vergleich zu konventionellen Schneidstoffen (Stahl und Hartmetall) bei einem Lochnenndurchmesser von 8,0 mm durchgeführt. Als Blechwerkstoffe wurden Stähle verschiedener Festigkeitsklassen (300 bis 900 N/mm2 Zugfestigkeit), eine Aluminium- und eine Kupferlegierung eingesetzt.
Keramische Schneidstempel erreichen bei allen Versuchsreihen in der Schnittfläche einen höheren Glattschnittanteil (plus ca. 10 %) und eine höhere Oberflächenqualität in der Glattschnittfläche als Hartmetall- oder HSS - Stempel.
Reib- und Verschleißuntersuchungen nach dem Stift-Scheibe-Verfahren unterstützen die Auswahl der Werkzeugwerkstoffe im Tribosystem Schneidstempel/Schmierstoff/Blechwerkstoff.
Im Tribosystem Blech/Schmierstoff/Keramik wird die Höhe des Reibungskoeffizienten von der Rauheit, der Orientierung der Ziehrichtung zur Schleifrichtung sowie von Menge und Art des Schmierstoffs beeinflusst.
Eine wichtige Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz von keramischen Schneidstempeln ist die keramikgerechte Konstruktion der Werkzeuge sowie eine beanspruchungsgerechte Auswahl der Werkzeugwerkstoffe.

 

Optimization of punching process in the tribological system consisting of a ceramic punching tool, a lubricant and a sheet metal was accomplished by comparison of test specimens made of ceramic with tungsten carbide (H40S) and an alloyed tool steel (1.3343). The sheet material was steel of different strength (300 - 900 N/mm2), an aluminium alloy and a copper alloy.
In all series of experiments ceramic stamps with a diameter of 8 mm achieved a higher share of smooth cut area than punches of cemented carbides or high speed steel. The friction and wear investigations according to the pin-on-disc-procedure assist the choice of tool materials for the tribological system consisting of cutting punch, lubricant and sheet metal. The behavior of the friction pairs during dry and lubricated interactions strongly depends on the processing history and the direction of friction relative to the direction of surface grinding.
For the development of caking, two mechanisms are proposed:
- mechanical hooking similar to cutting and
- adhesion during cold welding in the absence of lubrication.
A tool design adjusted to ceramics and the choice of the optimized friction pairs are important conditions for the realization of a high service-life time.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-27615.html