Erforschung der thermomechanischen Wechselwirkungen in der Scherzone beim Feinschneiden von höherfesten erwärmten Blechwerkstoffen (HotFib)

 

Das Feinschneiden ist ein Fertigungsverfahren der umformenden Blechtrennung, das zum Einsatz kommt, wenn große Serien an Teilen hoher Qualitätsanforderungen gefertigt werden sollen. Typische Anforderungen sind ein hoher Glattschnittanteil der Schnittfläche, geringer Kanteneinzug und geringe Gratbildung.
Aktuell erreicht das Feinschneiden eine technologische Grenze bei der Verarbeitung höherfester Blechwerkstoffe. Da diese aber im Zuge allfälliger Leichtbaubestrebungen an Bedeutung gewinnen, ist es wünschenswert, diese Grenze zu verschieben.

Analog zur Massivumformung, wo die Umformbarkeit von Werkstoffen durch zusätzliche Zufuhr von Wärme gewährleistet werden kann, wird im vorliegenden Forschungsprojekt das Feinschneiden von Blechen erforscht, die vor dem Feinschneidprozess mithilfe von Induktion erwärmt worden sind. Die erhöhte Temperatur trägt zu einer Verringerung der Fließspannung bei und führt einerseits zu verringerten Prozesskräften, andererseits zu der Möglichkeit, höherfeste Blechwerkstoffe feinschneidbar zu machen.

Im Zuge dieses Projektes erfolgen Versuche zur Induktionserwärmung sowie zum Feinschneiden von induktiv erwärmten Blechen im Einzelhub. Diese bestehen aus den Werkstoffen 16MnCr5, 42CrMo4, X5CrNi18-10 sowie S700MC und werden in den Blechstärken 4 mm und 6 mm untersucht. Betrachtet werden Temperaturen zwischen 200 °C und 500 °C, da eine Prozesstemperatur unterhalb der Rekristallisationstemperatur der untersuchten Werkstoffe angezielt wird. Als Bewertungsgröße dienen dabei produktseitig Schnittflächenqualität, Kanteneinzug und Gratbildung sowie prozessseitig die Prozesskräfte. Mit Hilfe von validierten Finite-Elemente-Simulationen vorwiegend in der Software Abaqus werden die thermomechanischen Wechselwirkungen in der Scherzone erforscht, um eine wissensbasierte Auslegung des Feinschneidens von induktiv erwärmten Blechen zu ermöglichen.