Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verfahrensentwicklung kombiniertes Nach- und Konterschneiden

Die Kantenrissempfindlichkeit schergeschnittener Kanten ist im Vergleich zu spanend hergestellten Kanten deutlich ausgeprägter. Hierbei spielt das Restumformvermögen in der Schnittkante eine entscheidende Rolle. Bedingt durch diese deformierte Gefügestruktur und die Kaltverfestigung in der Schnittfläche entstehen Kantenrisse bei darauffolgenden Umformoperationen. In der Praxis wird das zweistufige Nachschneiden angewandt, um das Umformvermögen im Weiterzug zu steigern. Beim klassischen Nachschneiden wird in der ersten Stufe konventionell gelocht. In der zweiten Stufe verringert das Nachschneiden, bedingt durch den kleinen Schneidspalt und den einhergehenden reduzierten Werkstofffluss in der Schneidzone, die Aufhärtung der Kante durch Scheren. Beim Nachschneiden entsteht wie beim Normalschneiden ein Schnittgrat am Bauteil. Mit der stetig steigenden Qualitätsanforderung an umformtechnisch hergestellte Blechbauteile und dem Anspruch an die technische Sauberkeit im Prozess wird die Forderung nach Grat- und Flitterfreiheit im Herstellprozess immer größer. Beim Verarbeiten von z. B. Feuerverzinkten Stahlwerkstoffen entstehen kleine Flitterpartikel, welche Druckstellen auf der Oberfläche des Bauteils verursachen und den abrasiven Verschleiß der Werkzeugaktivelemente erhöhen.

Ziel dieser Untersuchung ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens, mit dem durch einen zweistufigen Prozess gratfreie Schnittkanten mit einer geringen Kantenaufhärtung hergestellt werden können. Eine Kombination des Nachschneidens mit dem Konterschneiden ermöglicht eine Steigerung des Umformvermögens von schergeschnittenen Kanten und zugleich gratfreie Schnittflächen mit einem hohen Glattschnittanteil. Der Anwender benötigt somit keinen nachgelagerten Prozess zum Entgraten der Bauteile, da die Schnittgratbildung direkt durch den Konterschneidprozess verhindert wird.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde ein neues Schneidverfahren entwickelt. Dieses Verfahren ermöglicht es Blechbauteile mit einer sehr hohen Schnittflächenqualität (hoher Glattschnittanteil) zu schneiden, und dies bei totaler Gratfreiheit. Bedingt durch die vorherige Anprägestufe in Gegenrichtung zum Nachschneiden, wird die Gratbildung direkt im Schneidprozess verhindert. Es entfallen zahlreiche nachgelagerte Fertigungsschritte, wie zum Beispiel das Trowalieren, Gleitschleifen oder Bürsten.

In Bezug auf die Umformeigenschaft der schergeschnittenen Kante wurde eine weitere Optimierung hinsichtlich der Kantenrissneigung in diesem Verfahren durchgeführt und bestätigt. Somit konnte zusätzlich das Formänderungsvermögen der konternachgeschnittenen Kanten im Vergleich zu normal geschnittenen Kanten für gewisse Werkstoffe sogar verdoppelt werden. In diesen Fällen wird mit dem hier Entwickelten Verfahren der aufgehärtete Bereich in der Schnittkante nahezu auf die Grundhärte des Werkstoffs reduziert und ermöglicht somit deutlich höhere Umformungen in nachgelagerten Umformstufen.

Die möglichen Anwendungsfelder ergeben sich zum Beispiel im Einsatz des Verfahrens in Folgeverbundwerkzeugen, bei der Fertigung von z.B. Steckverbindungen, Kontakte, Unterlegscheiben, Steckzungen von Sicherheitsgurten, Airbaghülsen, usw. bis hin zu größeren Stufenwerkzeugen, bei der Fertigung von z.B. Karosseriebauteilen, umformtechnische Komponenten für die Hausgerätetechnik, usw.

In allen diesen genannten Anwendungsfeldern, kann das neue Verfahren (Konter-/Nachschneiden) die umformtechnischen Prozessgrenzen signifikant erweitern und so besonders bei Kantenrissempfindlichen Bauteilen in der Methoden- und Prozessplanung Abhilfe schaffen. Zusätzlich ergeben sich Möglichkeiten zur gratfreien Fertigung von sehr kleinen Bauteilen, welche teilweise nach dem Scherschneiden so klein sind oder gar beschichtet, so dass das Gleitschleifen, das Trowalieren oder das Bürsten nicht möglich ist.