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Schnittgeschwindigkeitseinfluss beim Schneiden von Edelstahl

 
: Drossel, Welf-Guntram; Kott, Mathias

Hannover: EFB, 2015, 117 S.
EFB-Forschungsbericht, 403
ISBN: 978-3-86776-447-6
Deutsch
Bericht
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Mit der Einführung des Hochgeschwindigkeitsscherschneidens (HGSS) in die Blechbearbeitung rückt der Prozessparameter Schneidgeschwindigkeit zur Beeinflussung der Schnittkantenqualität in den Vordergrund. Aufgrund der bisher geringen industriellen Verbreitung und entsprechend fehlender Erfahrungswerte bestand hinsichtlich der Ermittlung und Systematisierung optimaler Werkzeug- und Prozessparameter Forschungsbedarf. Insbesondere bei Edelstahlwerkstoffen, welche beim Scherschneiden geringe Schnittflächenqualitäten, starke Gratbildung und hohe Werkzeugbelastungen aufweisen, ist der Einfluss einer hohen Schneidgeschwindigkeit als vielversprechender Ansatz zur Steigerung der Bauteilqualität betrachtet worden.
Innerhalb der Projektlaufzeit konnten durch Variierung zahlreicher Schneidparameter wesentliche Einflussgrößen auf Qualität und Geometrie der Schnittflächen herausgearbeitet und dargestellt werden. Daraus konnten entsprechende phänomenologische Ansätze abgeleitet werden, welche unter Beachtung bestimmter Rahmenbedingungen verallgemeinert, d.h. auf andere Stahlwerkstoffe übertragen werden können. Der Einfluss der Schneidgeschwindigkeit auf geometrische Schnittkanteneigenschaften wie Einzug, Glattschnittanteil, Schnittgrat usw. fällt dabei im betrachteten Blechdickenbereich bis 1,5 mm relativ gering aus, ist aber hinsichtlich nichtgeometrischer Schnittkanteneigenschaften (Randverfestigung) bei allen untersuchten Werkstoffdicken hoch.
Durch die systematische Untersuchung der nachgelagerten Umformoperation "Kragenziehen" konnte generell der Einfluss des Vorlochens auf die Kragenqualität verdeutlicht werden. Durch die gezielte Verringerung der Kaltverfestigung im Schnittkantenbereich (z.B. durch hohe Schneidgeschwindigkeit, scharfe Schneidkanten, großen Schneidspalt) wurde eine Erweiterung des Prozessfensters d.h. eine verringerte Neigung zu Rissbildung im Randbereich erzielt.
Weiterhin wurden Untersuchungen zum Scherschneiden bei einer Geschwindigkeit von 10 mm/s mit den Schmierstoffen "Raziol CLF 125 F" und "Raziol" im Vergleich zum Schneiden ohne Schmierstoff durchgeführt. Hierbei zeigten sich hinsichtlich geometrischer Kenngrößen an den Schneidflächen keine signifikanten Unterschiede.
Mit Hilfe der gewonnenen experimentellen Erkenntnisse konnten Anwendungsrichtlinien erstellt werden, mit denen es möglich ist, bedarfsgerecht Einfluss auf bestimmte Schnittflächenkenngrößen auszuüben.

 

With the introduction of high-speed shear cutting in the field of sheet metal processing get the process parameter “cutting speed” and its for influence on the cutting edge quality has taken on a significant role. Due to the previously small industrial application and the corre-spondingly low experiences with the technology, there was a great need in research into the identification and systematization of optimum tool and process parameters.
Especially with stainless steel materials, which have low qualities of cutting surface, strong burr formations and high tool stresses during shearing, the influence of a high cutting speed was considered a promising approach to increase the quality of the cutting result.
By varying a number of cutting parameters, significant variables were identified which influence the quality and geometry of the cutting surfaces. From These, phenomenological approaches could be derived, which could be generalized by the application to certain conditions and possibly applied to other steel materials.
The influence of cutting speed on the geometric cutting edge characteristics was relatively low in the considered range of sheet thicknesses up to 1.5mm. Yet the influence on the nongeometric cutting edge characteristics (hardening) was as high as expected in the considered range of sheet thicknesses.
Due to the systematic study of the deep drawing operation "collar forming" could be the influence of the cutting edge could be illustrated to the following forming operations in general. The reduction of strain hardening in the cutting edge area (by high cutting speed, by sharp cutting edges or by cutting with large gap) resulted in an extension of the process window "collar forming" and achieved a reduced tendency of cracking in the collar edges.
Further investigations to shearing at a speed of 10 mm / s with the lubricants "Raziol CLF 125 F" and Raziol AL "were carried out in comparison to cutting without lubricant. In this case no significant differences of the geometric parameters on the cutting surfaces were found.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-337708.html