DE102008028242A1

DE102008028242A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Scherschneiden von Blechbauteilen

Info

Publication number: DE102008028242A1
Application number: DE200810028242
Authority: DE
Inventors: Otto Buschsieweke; Carsten Trippe
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-12-24

Abstract

Verfahren zum Scherschneiden von Blechbauteilen, b lokal im Bereich der Schnittkante mittels eines Laserstrahls zur Herabsetzung der Härte erwärmt wird. Durch dieses Verfahren werden die Schneidwerkzeuge geschont. Die geringere Härte führt zu geringerem Verschleiß der Schneidwerkzeuge, so dass sich deren Standzeit erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Scherschneiden von Blechbauteilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, die Gefügestrukturen eines Metallgegenstandes durch Wärmebehandlungsverfahren zu verändern. Unter Glühen versteht man in diesem Zusammenhang die Behandlung eines Werkstücks bei einer bestimmten Temperatur und in einem bestimmten Zeitraum mit nachfolgendem, angepasstem Abkühlen. Je nach angestrebtem Ziel kann zwischen einem Normalglühen, spannungsarmen Glühen, Weichglühen oder Rekristallisationsglühen etc. unterschieden werden. Bei schneller Abkühlung kann ein Härten des Werkstücks erfolgen. In diesem Zusammenhang ist beispielsweise das Laserhärten bekannt. Der Vorteil des Laserhärtens liegt in der hohen Energieökonomie dieses Verfahrens, da sehr kleine Bereiche gehärtet werden können.
Mit dem Laser können allerdings auch flache Blechtafeln, tiefgezogene Teile oder Profile geschnitten werden. Zwar ist das Laserschneiden sehr flexibel, stößt jedoch auf Grund des sehr engen lokalen Wirkungsbereichs in der Massenfertigung unter Umständen an seine Grenzen, wenn es darum geht sehr kurze Taktzeiten zu realisieren. Hier hat das Scherschneiden oder Scheren bzw. das Teilen des Werkstücks durch zwei sich aneinander vorbei bewegende Schneiden prozesstechnische Vorteile. Beim Scherschneiden wird der Werkstoff durch Scherkräfte abgetrennt. Unter Scherschneiden ist auch das Stanzen oder Nibbeln zu verstehen. Ein Nachteil beim Scherschneiden ist, dass pressgehärtete Stähle starken Verschleiß im Schneidwerkzeug verursachen und daher die maximal zu schneidende Materialdicke begrenzen. Die Schnittkante eines durch Scherschneiden getrennten Werkstücks ist durch einen kurzen Schneid- und relativ langen Bruchanteil gekennzeichnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Scherschneiden von Blechbauteilen dahingehend zu verbessern, dass die Standzeit der Schneidwerkzeuge erhöht werden kann.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist Gegenstand des Patentanspruchs 8.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das Blechbauteil vor dem Scherschneiden lokal im Bereich der Schnittkante mittels eines Laserstrahls zur Herabsetzung der Härte erwärmt wird. Üblicherweise wird ein Laserstrahl unmittelbar zur Trennung des Blechbauteils entlang der Schnittkante eingesetzt. Es kann jedoch verfahrenstechnisch von Vorteil sein, den Laserstrahl nicht zum Durchtrennen oder zum Härten, sondern lediglich zum Erweichen des Gefüges im Bereich der Schnittkante einzusetzen, um auf diese Weise die Schneidwerkzeuge in einem nachfolgenden Scherschneidvorgang zu schonen, deren Standzeit zu erhöhen und schließlich auch die Materialdicke größer einzustellen. Die Erfindung hat also den Vorteil, dass dickere Materialien geschnitten werden können, ohne dass die Schneidwerkzeuge bei pressgehärteten Bauteilen schneller verschleißen.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der Annahme, dass die Härte im Blechbauteil herabgesetzt wird. Diese Schwächung des Werkstoffs soll nicht durch Materialabtrag, sondern durch Materialveränderung erfolgen. Der Laserstrahl darf daher nicht zu stark sein und Material entfernen. Er soll zu diesem Zweck defokussiert werden. Der Laserstrahl kann zu diesem Zweck an der Bauteiloberfläche einen Durchmesser von 1 mm bis 8 mm aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Vorteile des Verfahrens kommen insbesondere dann zum Tragen, wenn es sich um ein gehärtetes Blechbauteil handelt, das vor dem Scherschneiden mittels des Laserstrahls erwärmt wird, insbesondere kann es sich um ein pressgehärtetes Blechbauteil handeln.
Das Scherschneiden des im Bereich der Schnittkante lokal in der Härte herabgesetzten Werkstoffs kann erfolgen, wenn die Schnittkante noch durch die Laserstrahlbehandlung erwärmt ist, aber auch dann, wenn die Schnittkante bereits abgekühlt ist. Der genaue Zeitpunkt des Scherschneidens hängt vom Verfahrensablauf ab. Vorzugsweise ist die Schnittkante noch durch die Laserstrahlbehandlung erwärmt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht eine Scherschneideinheit sowie eine Strahlungseinheit zur Erzeugung des Laserstrahls vor. Ferner sind Mittel zum Positionieren des Blechbauteils und der Strahlungseinheit relativ zueinander vorgesehen. Zweckmäßig ist es, wenn das Scherschneiden in zeitlich möglichst geringem Abstand von dem Erwärmen mittels des Laserstrahls erfolgt, da die Festigkeit durch die Wärme noch weiter herabgesetzt ist und dadurch die Schneidwerkzeuge geschont werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren kommt insbesondere bei Blechbauteilen aus Stahl zur Anwendung. Grundsätzlich kann es aber auch bei Blechbauteilen aus anderen Werkstoffen, wie zum Beispiel Aluminium, angewendet werden.

Claims

Verfahren zum Scherschneiden von Blechbauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil vor dem Scherschneiden lokal im Bereich der Schnittkante mittels eines Laserstrahls zur Herabsetzung der Härte erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl defokussiert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl an der Bauteiloberfläche einen Durchmesser von 1 mm bis 8 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil gehärtet wird, bevor es mittels des Laserstrahls erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechbauteil pressgehärtet wird, bevor es mittels des Laserstrahls erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Scherschneiden erfolgt, wenn die Schnittkante noch durch die Laserstrahlbehandlung erwärmt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Scherschneiden erfolgt, wenn die Schnittkante nach der Laserbehandlung abgekühlt ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren gemäß der Patentansprüche 1 bis 7, umfassend eine Scherschneideinheit und eine Strahlungseinheit sowie Mittel zum Positionieren des Blechbauteils und der Strahlungseinheit relativ zueinander.