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Habilitation V. Kräusel

Natur und Technik

Dissertationen

 

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R. Neugebauer (Hrsg.)

Habilitation V. Kräusel

Gestaltung und Bewertung einhubiger Scherschneidverfahren mit starren Werkzeugen

unter besonderer Berücksichtigung der Schnittflächenqualität an Blechbauteilen


254 Seiten, DIN A5, Broschur


9783942267908

Verlages Wissenschaftliche Scripten


Nahezu jedes durch Kalt- oder Warmumformung hergestellte Blechbauteil muss auf seine finalen Abmessungen beschnitten werden. Vor dem Hintergrund der effizienten Verwendung stetig knapper werdender Ressourcen und der zunehmenden Bewertung von Produkten hinsichtlich des zu ihrer Herstellung erforderlichen Energieaufwandes bleibt der Einsatz von Schneidverfahren mit mechanischen Werkzeugen, wie z. B. das konventionelle Scherschneiden, das Feinschneiden oder das Genauschneiden, nach wie vor eine energetisch günstige und kostensparende Lösung für die Massenfertigung von umformtechnisch hergestellten Blechbauteilen.


Neben den wichtigsten Einflussfaktoren auf den Scherschneidprozess, zu denen u. a. der Werkstück-Werkstoff mit seinen mechanischen Kennwerten und seiner Gefügestruktur sowie die Bauteilgeometrie zählen, gibt die vorliegende Arbeit einen Überblick über anwendbare Werkzeugkonzepte sowie über die derzeit nutzbare Anlagentechnik für einhubige Schneidverfahren. Am Beispiel der Erhöhung der Schneidgeschwindigkeit beim Scherschneiden sowie durch den gezielten Einsatz einer zusätzlichen Druckspannungsüberlagerung beim Genauschneiden wird an Hand eigener Untersuchungsergebnisse aufgezeigt, wie durch eine Beeinflussung des Spannungszustandes und die Modifizierung von Prozessparametern eine Erweiterung des Prozessfensters zur Erzielung hochqualitativer Schnittflächen erfolgen kann.


Darüber hinaus verdeutlichen die Wirtschaftlichkeitsberechnung sowie die Betrachtungen zur Energie- und Ressourceneffizienz für eine konkrete Bauteilgeometrie die positiven wirtschaftlichen Effekte des Hochgeschwindigkeitsscherschneidens (HGSS) gegenüber dem konventionellen Scherschneiden sowie dem Genau- und Feinschneiden.


Für einen quantitativen Vergleich der durch die betrachteten Schneidverfahren erzielbaren Schnittflächenqualität steht nun ein Qualitätsindex zur Verfügung, dem als wesentliche Kenngrößen die Einzugs- und die Grathöhe sowie der Winkel und die Rauheit von Glattschnitt- und Bruchzone zugrunde liegen. Die im Ergebnis der bewerteten Fachliteratur und der aufbereiteten Untersuchungsergebnisse erarbeitete Gegenüberstellung der Merkmale einhubiger Scherschneidverfahren sowie der entwickelte Algorithmus unterstützen den Anwender bei der Entscheidung zur Auswahl des geeigneten Schneidverfahrens bei einer vorgegebenen Bauteilgeometrie.

 


Nearly every cold or hot formed sheet metal component has to be cut to reach its final geometry. By considering the need to use ever scarcer resources more efficiently and the increasing critical evaluation of products in terms of their energy requirement during production, blanking with mechanical tools like conventional, fine or precision blanking is still an energy-efficient and cost-saving alternative for the mass production of formed sheet metal components.


In addition to the most important factors that influence blanking such as the material properties, microstructure and geometry of the component, this research document gives an overview of the usable tool concepts and the state of the art technology available for single stroke shear cutting.


The process window could be increased by changing the stress conditions and by modifying the process parameters, thereby improving the final cutting surface quality. This was proven in experiments by increasing cutting speed during blanking, and by the superposition of compressive stress in precision blanking.


The profitability as well as the energy and resource efficiency calculations, for a particular component, clearly showed the economic advantage that high speed impact cutting (HSIC) holds over conventional, fine and precision blanking. There is now a quality index available enabling a quantitative comparison between different types of blanking. The important parameters are the roll-over and burr height as well as angle and the roughness of the shear and fracture zones.


A summary of the studied literature, the experimental results, the comparison of the blanking characteristics and the developed algorithm all support the decision making process to select the most appropriate blanking process for a particular component geometry.

 

 



ASIM 2019 (print)
 € 49.00

 

 

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