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Die
Erfindung betrifft ein Stanzverfahren, bei dem eine Stanzlinie mit
einer härte-
und volumenveränderlichen
DLC-Beschichtung eingesetzt wird.
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Bei
Stanzvorgängen
nach dem Stand der Technik bestehen sowohl hinsichtlich der Qualität aus einem
Material ausgestanzten Formen, die als Nutzen bezeichnet werden,
als auch der Lebensdauer der als Stanzlinien bezeichneten Stanzformen
beträchtliche
Probleme. Üblicherweise
wird bei einem Stanzvorgang ein Stanzmesser einer Stanzlinie mit einer
gewissen Vortriebsgeschwindigkeit vertikal in eine Materialbahn
gedrückt,
wodurch die Nutzen entlang einer Stanzfuge aus der Materialbahn
ausgestanzt werden. Als Widerlager dient eine an der Unterseite
der Materialbahn angeordnete Gegenstanzplatte.
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Ein
stets auftretendes Problem bei derartigen Stanzverfahren sind Beschädigungen
der Stanzmesser, insbesondere deren Spitzen, aufgrund von Überlast.
Diese treten dadurch auf, indem das Stanzmesser auf die Gegenstanzplatte
gedrückt
wird, wodurch dessen Spitze verformt, bzw. vollkommen zerstört wird.
Besonders bei harten bis überharten
Gegenstanzplatten wird dadurch oft eine sogenannte „Doppelschneide" am Stanzmesser erzeugt,
die die ausgestanzten Nutzen verdirbt. Bei weichen bis mittelharten
Gegenstanzplatten kann zwar das Stanzmesser geschont werden, jedoch
führt das
Eindringen der Schneide zu einem Aufwerfen des Materials der Gegenstanzplatte
in Verbindung mit einer nachteiligen Gratbildung.
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Beide
Effekte führen
zu unsauberen Schnittkanten mit einer Bildung sogenannter Stanzhaare, undefinierten
nicht durchtrennten Bereichen zwischen Nutzen und Werkstoffbogen
bzw. zu einem Liegenbleiben der Nutzen auf der Gegenstanzplatte bzw.
innerhalb eines Stanztiegels infolge des Grates. Letzteres verringert
die Festigkeit einer Materialbahn vorzeitig und macht einen Maschinendurchlauf
der Bahn durch ein vorzeitiges Zerreißen oft kompliziert oder gar
unmöglich.
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Um
diesem Problem zu begegnen, müssen zusätzliche
Haltepunkte an den Stanzlinien angeordnet werden. Dabei handelt
es sich um vordefinierte Werkstoffbrücken, an denen die Materialbahn
nicht durchstanzt wird und die erst in einem nachfolgenden Arbeitsgang
eines Ausbrechens oder einer Nutzenvereinzelung durchbrochen werden.
Zusätzliche
Haltepunkte verursachen aber neben einem nachteiligen visuellen
Gesamteindruck am Produkt und führen
zu Störungen
bei einem unterstiftfreien Ausbrechen und Vereinzeln der Nutzen
aus dem Werkstoffbogen. Bei Kunststoffen führen Haltepunkte tendenziell
zu einem Ziehen von Fäden
beim Vereinzeln zwischen Nutzen und Materialbahn. Zudem begrenzen
Haltepunkte die Leistungsfähigkeit
einer Stanzfertigung. Höhere
Geschwindigkeiten der Materialbahnen erfordern zur Aufnahme der
dabei entstehenden Zugkräfte
breitere Haltepunkte, diese bewirken wiederum beim Ausbrechen und
Vereinzeln der Nutzen wachsende Haltekräfte der Nutzen in der Werkstoffbahn bei
zunehmender Maschinengeschwindigkeit, wachsende Drehmomente an den
Stegen beim Ausbrechen und begrenzen somit die Leistungsfähigkeit
der Ausbrechstation und des Ausbrechwerkzeugs.
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Ein
weiteres Problem betrifft nachteilige Effekte, die infolge von Druck
und Reibungswärme
im Berührungsbereich
von Stanzmesser und Gegenstanzplatte in der Stanzfuge hervorgerufen
werden. Besonders bei Kunststoffen kommt es dabei zu Aufweichungen
und Flächenpressungen,
wobei an der Unterseite der Nutzen sogenannte Fahnen, Zipfel und
Fäden erzeugt
werden. Infolge des Druckes bzw. der Reibungswärme weisen diese veränderte Materialeigenschaften
auf, sie sind fester, härter
und scharfkantiger. Nutzen und Materialbahn hängen über diese unerwünschten
Strukturen zusammen, wodurch ein Ausbrechen und Vereinzeln der Nutzen erschwert
ist. Aus diesem Grund ist insbesondere das Kunststoffstanzen gegenwärtig sehr
problematisch.
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Um
diesen Problemen zu begegnen, wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen.
Um der kaum vermeidbaren Beschädigung
der Stanzmesserschneide infolge Überlast
entgegenzuwirken, wurde von der Firma Karl Marbach GmbH & Co. KG, Heilbronn,
eine Stanzlinie entwickelt, die unter der Markenbezeichnung „mpower" kommerziell angeboten
wird. Hierbei handelt es sich um eine Stanzlinie, die an der Schneidenspitze
eine abgerundete Form mit einem typischen Radius im Bereich von
0.01 bis 0.2 Millimeter aufweist. Damit wird eine Überlastbeschädigung eingeschränkt. Die
benötigte
Stanzkraft vergrößert sich,
das Stanzergebnis wird über
die Einsatzzeit gleichbleibender. Die Bildung von Stanzhaaren und
Staub wird zunächst
zwar eingeschränkt,
tritt aber bei fortschreitendem Einsatz der Stanzlinie durch eine
Rillenbildung an der Gegenstanzplatte und ein diesbezügliches
Abquetschen des Materials in der Rille verstärkt auf. Da die Stanzfugen
bei dieser Stanzliniengestaltung größer und breiter werden, sind
zudem für
einen zerstörungsfreien
Transport mehr größere Haltepunkte
vorzusehen, wobei diese die oben bereits genannten Nachteile beinhalten.
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Um
die Widerstandskraft der Stanzschneiden zu erhöhen, wird verschiedentlich
auf Beschichtungen zurückgegriffen.
Dabei wird vor allem die Anforderung gestellt, daß abrasive
Teilchen des Stanzmaterials die Schneide, insbesondere die Spitze
und die Schneidenflanken nicht oder nur langsam verschleißen können. Dazu
werden vornehmlich harte Beschichtungen verwendet, in die feste
faserige oder pulvrige mineralische Bestandteile aus Stanzmaterialien
wie Pappe, Papier oder Karton nicht eindringen können. Solche Beschichtungen
sind jedoch spröde und
platzen bei Überlast
für gewöhnlich von
der Stanzlinie ab, wie aus einer Veröffentlichung der Firma Marbach
Stanztechnik GmbH & Co.
KG. „Stand zur
Flachbett-Stanztechnik – Ein Überblick – Stand 2000" hervorgeht.
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Aus
der
DE 44 45 755 A1 ist
ein Stanzmesser für
Stanzwerkzeuge mit gekrümmtem
Schnitt vorbekannt. Um die Werkzeugherstellung und die Gebrauchseigenschaften,
insbesondere die Standzeit derartiger Werkzeuge zu verbessern, wird
ein Stanzmesser vorgeschlagen, bei welchem ein aus Messerrückenteil
sowie Übergangsteil
gebildeter Trägerteil und
ein Schneidteil aus unterschiedlichen Legierungen bzw. Werkstoffen
mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen besteht. Die
Verbindung zwischen den Teilen soll zusatzwerkstofffrei durch eine
metallische Bindungsfläche
realisiert werden. Konkret besteht der vorerwähnte Trägerteil aus einem Vergütungs- oder Werkzeugstahl
mit besonderer chemischer Zusammensetzung. Der Schneidteil wiederum
besteht aus Schnellarbeitsstahl mit einer hierzu geänderten
Zusammensetzung, wobei im wesentlichen Legierungselemente Chrom,
Molybdän und/oder
Wolfram sowie Kobalt enthalten sind.
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Aus
der PCT-WO 02/076693 A1 ist eine Schneidfläche für das Zertrennen von Kupferfolien vorbekannt,
wobei die Schneidfläche
eine Beschichtung aus DLC aufweist. Diese Beschichtung soll die Unebenheit
der Schneidfläche
reduzieren und zu einer höheren
Standzeit führen.
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Aus
M. Weber, A. Hiecke; Reibarme und verschleißfeste diamantähnliche
Kohlenstoffschichten (DLC) für
Komponenten und Werkzeuge; Seminarunterlagen des Deutschen Industrieforums
(DIF) vom 4.6.2002 zum Thema „Verschleißschutz
von technischen Oberflächen", Fraunhofer-Institut
für Schicht- und Oberflächentechnik,
Braunschweig, sind Verfahren zur Herstellung von DLC-Schichten vorbekannt. Darüber hinaus
werden in der erwähnten
Publikation Eigenschaften von DLC-Schichten erläutert und spezielle Anwendungen
derartiger Beschichten, wo es um eine hohe Härte geht, vorgestellt. Letztendlich zeigt
die Publikation Wege zum Abscheiden von DLC-Schichten aus verschiedenen
Materialien auf.
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Bezüglich der
DLC-Beschichtung und entsprechend realisierter Schichtsysteme soll
noch auf die
DE 100
18 143 A1 aufmerksam gemacht werden. Gemäß dieser
Lehre ist es bekannt, recht große DLC-Schichtdicken
mit hoher Haftfestigkeit zu erzeugen, um diese z.B. zur Beschichtung
von hochbelasteten Pumpen bzw. Tassenstößeln und Ventiltrieben im Kfz-Bereich
einzusetzen. Bei solchen Schichten kommt es primär auf harte und glatte Oberflächen mit guten
Gleiteigenschaften an. Solche Eigenschaften können aber auch im Werkzeugbereich
beim Stanzen mit gewissen Einschränkungen bei der Bearbeitung
von Eisenwerkstoffen von Vorteil sein.
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Aus
dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes
Stanzverfahren anzugeben, welches auf Stanzlinien mit einer härte- und volumenveränderlichen
DLC-Beschichtung zurückgreift,
wobei eine sehr hohe Qualität
der Nutzen im Ergebnis des Stanzens erreicht wird, so daß insgesamt
die Kosten bei der Anwendung von Stanzverfahren auch bei hohen Fertigungsgeschwindigkeiten reduziert
sind.
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Die
Lösung
der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit der Lehre nach Patentanspruch
1, wobei die Unteransprüche
zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen darstellen.
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Die
eingesetzte Stanzlinie umfaßt
eine Stanzlinienschneide mit einer Schneidenspitze und Schneidflanken
und weist eine mindestens auf den Schneidflanken aufgebrachte reversibel
veränderliche
Schichtstruktur mit einer unter einer lokal einwirkenden äußeren Last
veränderlichen
Härte und
einer lokal veränderlichen
Kompression auf. Die Oberfläche
der Stanzlinienschneide ist so ausgeführt, daß diese als Reaktion auf äußere Belastungen
eine veränderliche
Härte annimmt.
Dabei verändert
sich die Härte
lokal an unterschiedlichen Orten der Stanzschneide. Die Schichtstruktur
ist kompressibel und reagiert auf lokale äußere Belastungen mit einer
lokalen Volumenabnahme und einer entsprechenden Verdichtung ihrer
Struktur. Sie weist demnach eine Fähigkeit zu einer dynamischen
Anpassung ihrer Materialeigenschaften an momentane äußere Belastungen
auf.
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Dies
betrifft vor allem einen mechanischen Kontakt der Schneidflanken
mit den Schnittflanken des Stanzgutes. Bei einer maximalen Kompression der
Schichtstruktur weist diese einen maximalen Härtegrad auf. Läßt die äußere Last
nach, dekomprimiert die Schichtstruktur wieder und nimmt im Zustand
einer maximalen Dekompression einen minimalen Härtegrad an. Eine solche Schichtstruktur
wird vorteilhafterweise durch ein flexibles Netzwerk aus einer amorphen
Polymerstruktur ermöglicht.
Von derartigen Strukturen ist bekannt, daß diese eine hohe Festigkeit
und Härte
bei einer hohen Zähigkeit
aufweisen. So unterscheiden sich entsprechende Keramiken oder kristalline
Polymerstrukturen, die spröde
sind.
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Das
polymere Netzwerk ist als eine Matrix aus polymeren Kohlenwasserstoffen
ausgebildet, die einen Anteil an tetragonalen sp3-Diamantbindungen enthält. Die
tetragonalen Bindungen stellen dabei die „harte" Komponente der Schichtstruktur dar,
die in die eher „weiche" Matrix eingebettet
ist. Diese besteht aus polymeren Kohlenwasserstoffen einer Abscheidung
aus amorph hydrogenisiertem Kohlenstoff in Form einer a-C:H-Schicht
aus graphitähnlichen
trigonalen sp2-Nahordnungen, in die mit
den sp3-Nahordnungen in veränderlichen
Volumenanteilen von 10 bis 70 Vol-% bei einem Hydrogenisierungsgrad von
5 bis 60% eingelagert sind. Die graphitähnlichen Nahordnungen stellen
hierbei die „weiche" Komponente dar.
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Das
erfindungsgemäße Stanzverfahren greift
auf die reversible Kompression des beschriebenen Netzwerkes und
dessen veränderlichen
Härtegrad
zurück.
Dabei werden bei der Vortriebsbewegung der Stanzlinie innerhalb
einer Stanzfuge örtlich und
zeitlich alternierende Druck-/Zugspannungen im wesentlichen in Richtung
der Materialflanken des Stanzgutes induziert. In der härte- und
volumenveränderlichen
Beschichtung an den Schneidflanken der Stanzlinie entstehen unter
dem Einfluß der
Vorschubbewegung und den daraus resultierenden Druckkräften örtlich und
zeitlich alternierende Dickenänderungen
in Form von Kompressionen mit darauf folgenden Dekompressionen.
Diese wirken auf die mit den Schneidflanken der Stanzlinie in Kontakt
stehenden Materialflanken des Stanzgutes ein und rufen örtlich und
zeitlich alternierende Druck/Zugspannungen hervor, wobei das Stanzgutmaterial
senkrecht zur Vorschubbewegung in der Stanzfuge auseinandergetrieben
wird und entlang der Vorschubbewegung aufbricht.
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Zur
Keilwirkung infolge der Schneidenform tritt somit eine zusätzliche
laterale Spaltwirkung, die aus der Kompression der Beschichtung
resultiert. Die örtlich
und zeitlich alternierenden Kompressionen innerhalb der Beschichtung
resultieren daraus, daß unter
dem Einfluß der
auf die Schneidflanken pressenden Materialflanken eine Verdichtung
der Schichtstruktur erfolgt. Die Dekompression ergibt eine zusätzliche
laterale Kraftkomponente, die eine zusätzliche Spaltwirkung auf das
Material ausübt. Durch
den Vortrieb der Stanzlinie in der Stanzfuge wiederholt sich der
eben beschriebene Vorgang sowohl an allen Orten der Schneidflankenbeschichtung,
die in die Stanzfuge eintreten, als auch an den neu aufgespaltenen
Orten der Stanzfuge. Dabei wird eine Art „laterale Druckwelle" erzeugt. Es zeigt
sich, daß die
Maxima der größten Zugspannungsbelastung
innerhalb des Stanzmaterials bei diesem Verfahren um einen Winkel
von mehr als 30° lateral
von der Richtung des Vortriebs in das Material hineinweisen, wobei
diese Spreizung einen wesentlichen Beitrag zur Spaltwirkung der
Schneide liefert.
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Für die beschriebene
Netzstruktur der Beschichtung bedeutet dies, daß in einem ersten Schritt durch
die Vortriebsbewegung und den darauf erfolgenden Widerstand des
Stanzmaterials ein reversibler Reckvorgang der Netzwerkstruktur
erfolgt, wobei die Beschichtung komprimiert und verhärtet wird.
In einem zweiten Schritt erfolgt ein re versibles Entrecken der Struktur,
wobei die Beschichtung dekomprimiert und deren Härte abnimmt. Das Ergebnis ist
die beschriebene Kompression bzw. Expansion der Beschichtung.
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In
Verbindung mit den alternierenden Dickenänderungen erfolgt bei der Dekompression
der Beschichtung eine Einwirkung auf die Materialflanken des Stanzgutes
in Form eines lateralen Druckes, der eine Glättung der Oberflächen der
Materialflanke hervorruft. Die alternierenden Dickenänderungen
bewirken somit nicht nur einen verbesserten Vortrieb und eine verbesserte
Keilwirkung der Stanzlinie innerhalb der Stanzfuge, sondern verbessern
zusätzlich
dazu die Oberflächenqualität der Stanzkanten nachhaltig.
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Weiterhin
wird durch die im Stanzgutmaterial induzierten Druck-/Zugspannungen
eine der Vorschubbewebung vorlaufende Schnittvoreilung hervorgerufen.
Dabei bewirkt das in lateraler Richtung gespreizte Spannungsprofil
der verstärkten
Spannungsmaxima, daß das
Gefüge
des Stanzgutmaterials innerhalb der Stanzfuge aufbricht und diese Trennbewegung
der Vorschubbewegung vorauseilt. Ein derartiger Effekt potenziert
die Spaltwirkung des Schneidenkeils. Hierbei reißt das Gefüge des Stanzmaterials auf,
ohne daß der
Schneidenkeil tatsächlich
bis zu dem tiefsten Punkt des Risses vorgetrieben werden muß.
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Ein
solcher Effekt ermöglicht
zwei grundlegende Ausführungen
des Stanzverfahrens. Bei einer ersten Ausführungsform wird die Vortriebsgeschwindigkeit
der Stanzlinie so eingestellt, daß diese teilweise in das Stanzmaterial
getrieben wird, wobei die Schnittvoreilung das Stanzmaterial über die
gesamte restliche Dicke entlang der Stanzfuge trennt. Bei dieser
Ausführungsform
wird gewissermaßen
die Stanzlinie nur mit einem kurzen Schlag mit einem dosierten Impuls
eine gewisse Strecke weit in das Stanzgut getrieben, wobei das gesamte
Nutzen vollkommen vereinzelt wird. Da die Stanzlinie nicht bis zur
vollen Dicke in das Stanzgutmaterial hineingetrieben wird, tritt die
Verbreiterung der Stanzfuge, die ansonsten durch den Schneidenkeil
hervorgerufen wird, nicht auf. Das Nutzen verbleibt zunächst weiterhin
in der Materialbahn und kann später
ohne Schwierigkeiten vereinzelt werden. Bei diesem Verfahren bleibt
die mechani sche Zugstabilität
der Materialbahn bei einer entsprechenden Nutzenform erhalten, wobei
auf Haltepunkte an der Stanzlinie vollkommen verzichtet werden kann.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
des Stanzverfahrens wird die Vortriebsgeschwindigkeit der Stanzlinie
so eingestellt, daß diese
teilweise in das Stanzmaterial getrieben wird, wobei die Schnittvoreilung
das Material aber nicht vollständig
durchtrennt, sondern eine minimale und in ihren Materialeigenschaften
unveränderte
Restdicke am unteren Ende der Stanzfuge verbleibt. Die Materialbahn
weist infolge der Restdicken eine ausreichende Zugfestigkeit für einen
Materialtransport auf, Haltepunkte können vollständig entfallen. Ein späteres Trennen
der minimalen Restdicken ist problemlos möglich. Dies ist insbesondere
bei Kunststoffbahnen sehr vorteilhaft, da hier Verfestigungsvorgänge des
Stanzmaterials innerhalb der Stanzfuge vollständig vermieden werden. Die
Restdicke kann durchtrennt werden, ohne das es infolge von Schmelz-,
Verfestigungs- oder vergleichbaren Materialveränderungen zu Komplikationen
beim Trennvorgang kommt.
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Darüber hinaus
ist es prinzipiell möglich, Stanzvorgänge ohne
Gegenstanzplatte auszuführen, vor
allem dann, wenn die Materialeigenschaften des Stanzmaterials von
vornherein in leichtes Trennen zulassen. Die Materialbahnen werden
dann nur noch geeignet geführt,
der Stanzvorgang erfolgt jedoch so, daß die Rückseite der Materialbahnen
zwischen den Führungen
frei liegt. Durch die verbesserte Schneidwirkung der Stanzlinie,
insbesondere durch die erwähnte
Schnittvoreilung kommt es zu einem Trennvorgang in der Stanzfuge,
wobei die Widerstandsfähigkeit
der Materialbahn ausreicht, um eine entsprechende Gegenkraft auf
die Stanzlinie auszuüben.
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Eine
Beschichtung der Stanzlinie zum Ausführen des vorhergehend beschriebenen
Verfahrens wird zweckmäßigerweise
mit Hilfe eines Plasmabeschichtungsverfahrens ausgeführt. Dabei
wird aus einem gerichteten Teilchenstrom eine amorphe polymere Kohlenwasserstoffmatrix
abgeschieden, wobei die Schichtdicke so eingestellt wird, daß die Materialeigenschaften
der Abscheidung, insbesondere deren Härte und Kompressibilität gezielt
vorherbestimmt werden.
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Dazu
wird der Teilchenstrom in Form eines Teilchenstrahles in einem auf
die Substratoberfläche bezogenen
Einfallswinkel von über
45° aufgebracht, wobei
durch den so ausgeführten
Teilchenbeschuß eine
Prallhangdynamik verwirklicht wird. Die aufgebrachten Teilchen gleiten
auf der Oberfläche
nicht ab, sondern prallen auf diese auf und bilden dabei die beschriebenen
Strukturen des flexiblen Netzwerkes aus. Die aufzubringende Materialdicke
wird vorbestimmt und während
des Beschichtungsvorganges gemessen, wobei über die Größe der Schichtdicke die Materialeigenschaften
der Visko-Elastizität
des Netzwerkes bzw. dessen Härte
eingestellt werden. Infolge der Prallhangdynamik werden bei der
Beschichtung das gewünschte
Netzwerk aus den beschriebenen graphitähnlichen und trigonalen Hybridbindungen
am besten ausgebildet.
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Weiterhin
bilden sich infolge des Teilchenbeschusses unmittelbar auf der Substratoberfläche Kohlenwasserstoffstrukturen
in einem gestreckten und damit harten und dimensionsstabilen Zustand aus.
Bei einer weiteren Zunahme der Schichtdicke in den Größenordnungen
von einigen Nanometern setzt unter dem Teilchenbeschuß die Ausbildung
des polymeren Netzwerkes mit vorwiegend viskoelastischen Eigenschaften
ein. Die Beschichtung weist demnach unmittelbar nach dem Beschichtungsvorgang
vorwiegend viskoelastische Eigenschaften auf, wobei nach einer ersten
Lasteinwirkung (etwa infolge eines ersten Stanzens) eine oberflächliche
Verhärtung
der Beschichtung infolge eines Reckvorganges der polymeren Strukturen
einsetzt und im Inneren die viskoelastischen Eigenschaften beibehalten
werden. Dabei bildet die oberflächliche
Verhärtung
eine widerstandsfähige
Komponente aus, während
die viskoelastische Tiefenstruktur der Beschichtung eine notwendige
Zähigkeit
verleiht.
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Anhand
von Ausführungsbeispielen
werden Beschichtung, Stanzlinie und Stanzverfahren im folgenden
näher erläutert. Zur
Verdeutlichung dienen die 1 bis 12.
Es werden für
gleiche oder gleichwirkende Teile, Bestandteile oder Verfahrensschritte
die selben Bezugszeichen verwendet.
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Im
Einzelnen zeigt:
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1a eine
Ausführungsform
einer Stanzlinie und einen schematischen Ablauf eines Stanzvorganges
nach dem Stand der Technik,
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1b eine
Darstellung einer Beschädigung einer
Stanzlinie an einer Gegenstanzplatte infolge Überlast nach dem Stand der
Technik,
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2 eine
rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Stanzfehlern infolge Überlast
und daraus resultierenden Quetschungen des Stanzmaterials nach dem
Stand der Technik,
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3a eine
schematische Schnittdarstellung einer beispielhaften Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Stanzschneide,
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3b eine
schematische Darstellung eines Polymernetzwerks in der Stanzschneidenbeschichtung,
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4 eine
elektronenmikroskopische Aufnahme einer ersten Oberflächenstruktur
der Stanzschneidenbeschichtung,
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5a,
b elektronenmikroskopische Aufnahmen weiterer Oberflächenstrukturen
der Stanzschneidenbeschichtung,
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6a,
b, c elektronenmikroskopische Aufnahmen von Oberflächenstrukturen
der Stanzschneidenbeschichtung in Abhängigkeit vom Vernetzungsgrad,
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7a,
b elektronenmikroskopische Aufnahmen einer Stanzschneidenbeschichtung
nach einer langzeitigen Beanspruchung,
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8a,
b schematische Darstellungen der Wirkungsweise der Stanzschneidenbeschichtung
bei dem erfindungsgemäßen Stanzvorgang,
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9 eine
schematische Darstellung der glättenden
Wirkung der Stanzschneidenbeschichtung und der Schnittvoreilung,
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10 eine
elektronenmikroskopische Aufnahme einer Stanzkante mit Schnittvoreilung
in einem vollständig
durchtrennten Zustand,
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11 eine
weitere elektronenmikroskopische Aufnahme einer Stanzkante mit Schnittvoreilung
mit einem undurchtrennten Bereich,
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12 eine
elektronenmikroskopische Aufnahme einer unter dem Einfluß der Stanzschneidenbeschichtung
geglätteten
Schnittkante.
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In 1 ist ein grundlegender Stanzmechanismus
nach dem Stand der Technik dargestellt. Eine Stanzlinie 5,
die an ihrem unten Ende eine Stanzschneide 10 aufweist,
wird mit einer Stanzspitze 15 mittels einer Vortriebsbewegung
V in ein Stanzmaterial 22 gepreßt. Dabei wird das Stanzmaterial
an der Stanzspitze durch Keilwirkung gespalten und die dabei gebildeten
Materialflanken 21 gleiten an den Schneidflanken 21 ab.
Eingehende Untersuchungen, unter anderem mit Hilfe von Simulationen
unter Verwendung der Methode der finiten Elemente eines solchen
Stanzvorganges haben für
diesen Fall ergeben, daß durch
die Keilwirkung der Stanzspitze 15 unter dem Einfluß des Widerstandes
im Stanzmaterial innerhalb des Stanzmaterials ein Spannungsprofil
herausbildet, dessen Maxima in einem Winkel β von nicht mehr als 30° von der
Vortriebsrichtung V in das Material hinein weisen. Unter dem Einfluß dieses Spannungsprofils
wird das Stanzmaterial gespalten.
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Eine
entsprechende Gegenkraft bewirkt nach dem Stand der Technik eine
Gegenstanzplatte 23, die in 1b dargestellt
ist. Unter der Einwirkung der Vortriebsbewegung V wird die Stanzlinie 5 in
das Stanzmaterial 22 getrieben, spaltet es und bildet dabei
eine Stanzfuge 30 aus. Dabei ist eine Berührung der
Schneidenspitze 15 mit der Gegenstanzplatte 23 praktisch
nicht zu vermeiden. Erfolgt nun diese Berührung unter einer besonders
großen
Vortriebskraft, tritt eine Beschädigung
der Schneidenspitze 15 auf, sie wird stumpf und flacht
ab. Dies ist in 1b durch das Bezugszeichen 15a angedeutet.
Unter einer derartigen Schneidenspitze wird bei nachfolgenden Stanzvorgängen infolge
einer erhöhten
Flächenpressung
das Stanzmaterial 22 gequetscht, wobei die gequetschten
Bereiche 22a Stanzfehler, wie Fäden, Fahnen und dergleichen
unerwünschte
Strukturen verursachen. Diese Fehler treten besonders bei Stanzwerkstoffen
auf Kunststoffbasis auf. Durch die dabei konzentriert auftretende
Druckkraft und der damit verbundenen Reibungswärme kommt es unter anderem
zu einem plasti schen Fließen
des Kunststoffes, wobei sich dessen innere Struktur beträchtlich ändert. Die
dabei erzeugten Fahnen und Fäden sind
aus diesem Grunde zäher,
härter
und stabiler als das Kunststoffmaterial im Normalzustand. Eine Nutzenvereinzelung
wird dadurch kompliziert. Andere Stanzmaterialien, wie Papier, Pappe
oder Karton werden unter dem Einfluß abgenutzter Stanzspitzen zerrieben,
wobei der dabei erzeugte Abrieb die Stanzschneide zusätzlich schädigt.
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Ein
Beispiel für
einen Stanzfehler bei einem Kunststoff infolge einer beschädigten Stanzspitze 15a zeigt
die elektronenmikroskopische Aufnahme in 2. Dargestellt
ist eine Materialflanke 21 der Stanzfuge, die jedoch an
ihrer Unterseite eine beträchtliche
Menge an Fahnen, Zipfeln und Fäden
aufweist, die in der 2 als unregelmäßig geformte
Zacken und Lappen zu erkennen ist.
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Die
nachfolgenden Ausführungsbeispiele der
Erfindung vermeiden diese Nachteile weitgehend dadurch, indem die
Stanzschneiden mit einer Schichtstruktur versehen sind. In 3a ist
ein Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Stanzlinie 5 dargestellt, 3b zeigt
eine beispielhafte Schichtstruktur schematisch.
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Die
Stanzschneide 10 umfaßt
eine Schneidenspitze 15 sowie Schneidflanken 20,
welche mit einer Schichtstruktur 25 beschichtet sind. Die Schichtstruktur überdeckt
dabei mindestens den Teil der Schneidflanken 20, der während des
Stanzvorganges mit dem Stanzmaterial in Kontakt kommt. Die Schichtstruktur 25 ist
als ein flexibles Netzwerk ausgebildet, das während des Vortriebs der Stanzlinie durch
das Stanzmaterial seine Eigenschaften in charakteristischer Weise ändert. Bei
wachsendem Widerstand des Stanzmaterials nimmt die Dichte innerhalb
der Beschichtung und damit auch deren Härte zu, während sich die Schichtstruktur
bei einer Verringerung der äußeren Last
ausdehnt. Charakteristische Werte für eine derartige Tiefenrückfederung
liegen zweckmäßigerweise
in einem Bereich von 40 bis 70% bei einer Prüflast von 0.5 bis 1 N. Bei
derartigen Werten ist eine optimale mikromechanische Wechselwirkung
der Schneidflanken mit den anliegenden Materialflanken gegeben.
Dieser Effekt wird durch die amorphen und polymeren Strukturen des
abgeschiedenen Kohlenwasserstoffnetzwerkes erreicht, die in 3b eine
beispielhaft angedeutete Kohlenwasserstoffmatrix 26 bilden,
in die sp2-trigonale Graphit- und sp3-tetragonale Diamantbindungen einge bettet
sind. Derartige Schichtstrukturen werden in der Fachliteratur als
diamantähnlicher
Kohlenstoff (DLC-Carbon), a-C:H, ta-C:H oder i-Carbon bezeichnet.
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Zur
Fertigung dieser Schichtstruktur wird ein DC-Plasmadepositionsverfahren
verwendet. Dabei werden unterschiedliche Anteile freier und gebundener
Wasserstoffatome, also gemischte atomare Strukturen erzeugt, die
in dem amorphen Kohlenstoff in die erwähnten tetraedrischen Diamantbindungen und
trigonalen Graphitbindungen vorliegen und damit entsprechende variable
Schichteigenschaften festlegen. Durch eine gezielte Skalierung des
DC-Plasmas in Verbindung mit einer zweckmäßigen Einstellung äußerer Prozeßparameter
gelingt es, die für
die Stanzschneidenbeschichtung zweckmäßige Schichtstruktur aufzubauen.
Von besonderer Bedeutung ist hierbei der Ioneneinfallswinkel auf
das Substrat der Schneidenspitze 15 und der Schneidflanken 20.
Vorzugsweise wird hierbei ein senkrechter Beschuß gewählt. In Verbindung mit dem
Depositionsverfahren und der Generierung der sp3-
bzw. sp2-Bindungsstrukturen erfolgt eine
Plasmapolymerisation, die zu typischen Strukturen molekularer Ketten
führt. Damit
bildet sich auf der Stanzschneide die polymere Matrix mit den darin
eingebetteten Bindungsstrukturen aus.
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Als
Folge davon weist die Beschichtung in der Nähe des darunter befindlichen
Substrates eine Polymerstruktur 26a mit einer erhöhten Festigkeit und
Härte auf.
Dort ist das Polymernetzwerk gereckt und entlang der Oberfläche homogen
geordnet, während
es bei wachsender Schichtdicke eine heterogene Struktur 26b mit
vorwiegend viskoelastischen Eigenschaften annimmt. Diese Polymerstruktur
ist jedoch veränderlich.
Bei einem ersten Lastfall, beispielsweise bei einem ersten Stanzen,
werden die viskoelastischen Schichtbereiche 26b in Gegenrichtung
des Stanzvortriebs verschoben. Dabei wirkt der Grenzbereich zwischen
gestrecktem und homogenem Schichtaufbau 26a am Substrat
und viskoelastischem Schichtaufbau 26b wie ein Scharnier
und wird dabei irreversibel gestreckt. Der viskoelastische Bereich
bleibt dabei mit einer Richtungsorientierung entgegen der Stanzrichtung
erhalten und bildet an der Oberfläche eine schuppenförmige, dichtgelagerte
heterogene Schichtfolge aus, die bei einem Stanzvorgang schwingende
und je nach sp3-Bindungsanteil auch harte
Eigenschaften ausbildet. Diese Kombination ist wesentlich für das erfindungsgemäße Stanzverfahren.
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Die
konkrete Oberflächentopologie
hängt entscheidend
von den Substrateigenschaften der Stanzschneide 10 sowie
vom Vernetzungsgrad des polymeren Netzwerkes ab. Beispiele dafür sind in den 4 bis 6c dargestellt.
Diese zeigen elektronenmikroskopische Aufnahmen in leicht verschiedenen
Vergrößerungen.
Die erzeugten Schichtstruktureigenschaften sind unabhängig von
Stanzlinien aus verschiedenen Fertigungsverfahren und von verschiedenen
Herstellern, wobei geschabte Linien gegenüber geschliffenen Linien bevorzugt
werden. Letztere können „Schleifbärte" aufweisen, die einen Teil
der Schichtstruktur aufnehmen und beim Stanzen wegbrechen können, wodurch
die Funktionsfähigkeit
der Schneiden stark beeinträchtigt
wird.
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Im
Allgemeinen weisen die Stahloberflächen, die üblicherweise verwendet werden
keine geschlossene Plattenstruktur auf, die durch Zwischenräume mit
Mikroporen (sogenannte Pinholes) unterbrochen ist. Durch die beschriebene
Schichtabscheidung wird diese Struktur weitgehend aufrecht erhalten. 4 zeigt
eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer beschichteten kristallinen
Grundstruktur der Stahloberfläche.
Gut zu erkennen ist die Plattenstruktur der Oberfläche, die
sich in einzelnen hell hervortretenden Strukturen 28 zeigt,
welche von dunkleren Pinholestrukturen 28a durchbrochen
werden. Diese heterogene Struktur begünstigt eine partielle Kompression
der Schichtstruktur des amorphen Polymernetzwerkes. Gleichzeitig
verhindert die Beschichtung aufgrund ihrer zähen viskoelastischen, aber
auch harten Beschaffenheit, daß Mikropartikel aus
dem Stanzmaterial in die Pinholestruktur der Stanzschneidenoberfläche eindringen
und das kristalline Gefüge
zerstören.
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Weitere
beispielhafte Oberflächenstrukturen der
Schichtstrukturen 25 auf den Stanzschneiden zeigen die 5a und 5b.
In 5a ist die aus 4 bereits
bekannte Pinholestruktur des Schneidensubstrates aus kristallinen
Platten 28 und dunkleren Pinholes 28a als eine
erste grobe Struktur zu erkennen. Um diese Strukturen herum ist
die bereits erwähnte
Schuppenstruktur 29 des Polymernetzwerkes mit harten Oberflächenstrukturen
und viskoelastischen Tiefenstrukturen ausgebildet. Die härteren Oberflächenstrukturen
sind in 5a als hellere, kleinkörnige Struktur
zu erkennen.
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5b zeigt
die Oberflächenstruktur
der Schichtstruktur 25 aus 5a in
einer etwas stärkeren
Vergrößerung in
der Nähe
der Schneidenspitze 15. Die Schuppenstruktur 29 ist
in dieser Figur deutlicher zu erkennen. Besonders hervorzuheben
sind die eher streifenförmigen
Schuppenstrukturen 29a in der Nähe der Schneidenspitze 15.
Diese zeigen eine höhere
Konzentration harter Bereiche, die hier eine höhere Dichte heller Strukturen
ausbilden. Diese entstehen durch die bereits beschriebene erste
Umlagerung des polymeren Netzwerkes beim ersten Lastfall.
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Die 6a bis 6b zeigen
weitere Formen der Oberflächenstrukturen 28 und 29 in
unterschiedlicher Ausgestaltung infolge eines differierenden Vernetzungsgrades.
In 6a ist in einer höheren Vergrößerung eine Pinholestruktur 28 in
der Nähe
der Schneidenspitze 15 dargestellt. Gut zu erkennen sind
hier die helleren plattenförmigen
Bereiche, die von den dunkleren Pinholes durchbrochen sind. 6b zeigt
eine Oberflächenstruktur
im Übergangsbereich
zwischen Schneidflanke und geradem Bereich der Stanzlinie. Auf dem
Abschnitt A, der dem Bereich der Schneidflanke der Stanzlinie entspricht, ist
eine horizontale, lineare Struktur zu erkennen, die im wesentlichen
parallel zur horizontalen Bildachse verläuft. Diese Struktur ist der
bereits erwähnten Schuppenstruktur 29 der
Beschichtung zuzuordnen. Die Oberfläche besteht hier aus helleren
härteren
Bereichen, die unmittelbar an der Oberfläche lokalisiert sind und tieferen
dunkleren viskoelastischen Bereichen, die die härteren Strukturen tragen. Im
Bereich B ist eine im wesentlichen ungestörte Oberflächenstruktur zu erkennen, bei
denen sich eine grobere Pinholestruktur mit einer feiner gekörnten Polymerstruktur
abwechselt.
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Eine
Aufnahme einer Oberflächenstruktur des
Bereiches B aus 6b ist in 6c in
einer etwas stärkeren
Vergrößerung dargestellt.
Deutlich zu erkennen sind die schuppenförmigen Oberflächenstrukturen
des polymeren Netzwerkes, die mitunter von etwas größeren Pinholestrukturen
des kristalliten Substrates durchbrochen sind.
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Es
hat sich bei der Anwendung gezeigt, daß die amorphe polymere Netzwerkstruktur äußerst beständig gegenüber den
typischen mechanischen Belastungen bei den üblichen Stanzvorgängen, insbesondere
den wirkenden Druckkräften
und den abrasiven Reibungskräften
an den Materialflanken, ist. 7 zeigt
die in den 5a und 5b bereits
dargestellte Oberflächenstruktur
an einem Stanzmesser nach einem Einsatz an über 90.000 kartonartigen Materialbögen. Es
sind keine nennenswerten Beschädigungen,
insbesondere kein Abtragen oder Abplatzen der Oberflächenstruktur
zu erkennen. Es zeigt sich, daß die
beschriebene amorphe polymere Netzstruktur äußerst wider standsfähig und
somit im Bereich einer hochproduktiv arbeitenden Stanzanlage vorteilhaft
einzusetzen ist.
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Anhand
der weiteren Figuren wird die Wirkungsweise einer derart präparierten
Stanzlinie 5, insbesondere der Stanzschneide 10 sowie
der entsprechend beschichteten Schneidflanken 20 und der Schneidspitze 15 näher erläutert. Die 8a und 8b stellen
dazu beispielhaft Phasen eines Trennvorgangs dar. 8a zeigt
eine Stanzschneide 10, die mit einem Vortriebsgeschwindigkeit
V in das Stanzmaterial 22 getrieben wird. Der Abschnitt
des Stanzmaterials, der in Richtung des Vortriebs V und unmittelbar
in der Nähe
der Schneide liegt, wird als Stanzfuge 30 bezeichnet.
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Durch
die Keilwirkung der Schneide 10 wird das Stanzmaterial 22 in
einem gewissen Maß aufgeweitet
und auseinander getrieben. Dadurch bilden sich innerhalb des Materials
Druck- und Zugspannungen aus, die einen Widerstand auf die Schneidflanken 20 und
insbesondere die Schichtstruktur 25 in Form eines Druckes
ausüben.
Unter dem Einfluß des
Widerstandes des Stanzmaterials 22, insbesondere über die
Materialflanken 21 erfolgt eine Kompression K der Schichtstruktur 25 an
den Schneidflanken 20 und der Schneidspitze 15.
Durch die Keilmechanik der Schneidspitze werden innerhalb des Stanzmaterials
Druck-/Zugspannungen aufgebaut, die das Stanzmaterial anfänglich trennen.
Dieser einsetzende Trennvorgang ermöglicht eine in 8b gezeigte
Dekompression DK der Schichtstruktur, die dadurch einen zusätzlichen
Druck auf die Materialflanken 22 ausübt und die Druck-/Zugspannungen
im Stanzmaterial weiter verstärkt.
Dabei stellt sich ein resultierendes Spannungsprofil SP in der Stanzfuge ein,
dessen Maxima in einem auf die Vortriebsrichtung bezogenen Winkel β von mehr
als 30° in
das Stanzmaterial hinein weisen und damit zu einem verstärkten Aufbrechen
der Stanzfuge führen.
Aus 8b ist weiterhin zu entnehmen, daß im oberen Teil
Schichtstruktur 25 zeitgleich mit der Dekompression DK
im unteren Teil der Schichtstruktur eine Kompression K erfolgt.
Dekompression DK und Kompression K erfolgen somit innerhalb der
Schichtstruktur örtlich
periodisch.
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Im
Allgemeinen genügt
es bei einem Stanzvorgang, wenn Dekompression DK und Kompression K
jeweils nur einmal bei einem Vortrieb V innerhalb der Stanzfuge
erfolgen. Meist ist das Stanzmaterial im Ergebnis bereits vollständig gespalten.
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Bei
dickerem Stanzmaterial können
sich Kompression und Dekompression der Schichtstruktur 25 zeitlich
wiederholen. Die Schichtstruktur an der Nähe der Spitze 15 wird
bei einem weiter fortdauernden Vortrieb wieder von den Materialflanken
der Stanzfuge komprimiert, der oben beschriebene Spaltvorgang setzt
erneut ein und eine anschließende
Dekompression treibt das Stanzmaterial in der Stanzfuge erneut auseinander,
während
analog dazu an den in der Stanzfuge weiter oben gelegenen Orten der
Schichtstruktur Kompression und Dekompression zeitversetzt zu den
entsprechenden Vorgängen an
der Schneidenspitze erfolgen. Dieser sich zeitlich und örtlich an
den Schneidflanken vollziehende Prozeß entspricht physikalisch einer
mit der Geschwindigkeit des Vortriebs V getriebenen Welle. Die Geschwindigkeit
des Vortriebs kann so eingestellt werden, daß sich die elastischen Wechselwirkungen
zwischen Schneidflanke und Materialflanke, die in einem gewissen
Maße schwingungsfähig sind,
aufschaukeln und verstärken.
Damit potenziert sich die Keilwirkung der Schneide 10 vor
allem bei dickerem Stanzmaterial beträchtlich.
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Infolge
der beschriebenen Kompressions/Dekompressions-Wechselwirkungen zwischen Schneidflanke,
insbesondere deren Schichtstruktur und der Materialflanke in der
Stanzfuge wird eine Schnittvoreilung innerhalb der Stanzfuge hervorgerufen,
die in 9 näher
beschrieben wird. Wie bereits dargestellt, führt das gespreizte Spannungsprofil
zu einer verstärkten
Keilwirkung der Stanzschneide 10. Diese Keilwirkung bewirkt,
daß der
eigentliche Trennvorgang innerhalb der Stanzfuge der Vorschubbewegung
vorausläuft.
In 9 ist dieses Vorauslaufen als Schnittvoreilung
SE gezeigt. Der im Zuge der Schnittvoreilung getrennte Bereich kann
in Abhängigkeit
von den konkret vorliegenden Materialeigenschaften des Stanzmaterials
bzw. den konkret vorliegenden Vortriebsbedingungen wie Druckkraft,
Geschwindigkeit, Vortriebsimpuls usw. gegenüber dem durch die reine Keilwirkung
der Schneide getrennten Bereich beträchtlich vergrößert sein.
Der durch die reine Vortriebsbewegung getrennte Bereich kann 1/3 der
Dicke des Stanzmaterials betragen, während die verbleibenden 2/3
des Stanzmaterials durch die Schnittvoreilung SE getrennt werden.
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Die
Schnittvoreilung ist in 9 aus Gründen der besseren Darstellung übertrieben
breit dargestellt. Im Allgemeinen wird das Stanzmaterial bei der
Schnittvoreilung im wesentlichen entlang eines „Haarrisses" entlang der Stanzfuge 30 getrennt,
wobei stofflich die Integrität
des Stanzmaterials zwar aufgebrochen wird, aber das Stanznut zen
infolge Haftreibung innerhalb der Materialbahn verbleibt. Dabei
werden die Nutzen zwar vollständig
ausgestanzt, vereinzeln aber nicht vorzeitig und können in
einem späteren
Arbeitsgang problemlos vereinzelt werden, wobei Haltepunkte entfallen
können.
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Die
Größe des Schnittvorlaufs
kann durch eine geeignete Wahl der Vortriebsgeschwindigkeit in Abstimmung
mit den Materialeigenschaften gesteuert werden. So ist es möglich, das
Stanzmaterial wie beschrieben vollkommen über dessen Dicke zu durchtrennen.
Bei einer geeigneten Änderung
der Vortriebsgeschwindigkeit im Rahmen eines Zurichtvorgangs der
Fertigung erfolgt der Schnittvorlauf jedoch so, daß am unteren
Ende der Stanzfuge 30 ein dünner Restbereich des Stanzmaterials
verbleibt, der in einem nachfolgenden Arbeitsgang weitgehend problemlos
durchtrennt werden kann. Die Restbereiche sind in diesem Fall in
ihren Materialeigenschaften unverändert und setzen dem späteren Vereinzeln keinerlei
erhöhten
Widerstand entgegen. Damit wird die Qualität der Stanznutzen beträchtlich
erhöht.
Ein scharfkantiges Durchstanzen ohne eine Überlastbeschädigung der
Stanzlinie ist somit ebenso möglich, wie
ein kontrolliertes Zusammenhängen
von Restfasern insbesondere bei Karton oder polymeren Stanzmaterialien.
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Durch
die Wechselwirkung der Schichtstruktur 25 der Schneidflanken 20 durch
die weiter oben detailliert beschriebenen Vorgänge der Kompression/Dekompression
und deren Auswirkungen auf die Materialflanken 21 wird
auf deren Oberflächen
eine Glättung
G erreicht, die in 9 schematisch angedeutet ist.
Die Glättung
ergibt sich dadurch, daß die rauhe
Oberfläche
der frisch durchstanzten Stanzfuge durch ein flexibles Anlegen der
Beschichtung 25 an die Materialflanke glattgepresst wird.
Weiterhin wird diese durch die Vortriebsbewegung geglättet, indem durch
die Beschichtung 25 in einem Verschleißvorgang an den Materialflanken
lockere oder herausstehende Oberflächenstrukturen abgeschliffen
werden.
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Die
Wirkungsweise der Schnittvoreilung bzw. der Glättung ist in den 10, 11 und 12 anhand
elektronenmikroskopischer Aufnahmen von Materialflanken ersichtlich. 10 zeigt
eine Materialflanke 21 einer PVC-Folie nach einem Stanzvorgang.
Der Bereich A markiert die Eintauchtiefe der Stanzschneide und geht
in einen etwa doppelt so breiten Bereich B über, der durch die Schnittvoreilung gebildet
wurde. In dieser Figur ist am unteren Ende ein Bereich C zu erkennen,
der einen Abschnitt nicht ge trennten Materials gemäß dem oben
genannten Verfahrensbeispiel umfaßt. Der Bereich der Schnittvoreilung
ist in diesem Beispiel etwa doppelt so breit wie der Bereich A der
eingedrungenen Stanzschneide.
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In 11 sind
die drei Bereiche deutlicher zu erkennen. 11 zeigt
wiederum eine durchstanzte PVC-Folie von etwa 1 mm Dicke. Auch hier
markiert der Bereich A die Eindringtiefe der Stanzmesserschneide,
während
die Bereiche B und C die Bereiche der Schnittvoreilung SE, bzw.
des nicht durchtrennten Restbereichs C umfassen. Durch Vergleich der
Bereiche A und B ist zu erkennen, daß durch die Einwirkung der
Schneidflanken und insbesondere der Schichtstruktur die Oberfläche des
Bereichs A homogen und mit gleichmäßigen Strukturen gestaltet ist,
während
der Bereich B eine typische Bruchstruktur zeigt, die besonders im Übergang
zum nicht durchtrennten Bereich sehr unregelmäßig wird. Damit zeigt sich
die glättende
Wirkung der Schneidenflanke und deren Schichtstruktur.
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Besonders
deutlich ist der glättende
Effekt der Schichtstruktur in 12 zu
erkennen. Die hier elektronenmikroskopisch abgebildete Probe zeigt eine
Materialflanke 21 an einem Kartonteil. Dabei wurde der
Karton von dessen Unterseite aus nach oben durchstanzt. Der Bereich
A markiert hier die Einwirkung der eingedrungenen Schneide, während der
Bereich B die Schnittvoreilung zeigt. Während der Bereich B einen deutliche
unebene Rißstruktur zeigt,
weist der Bereich A eine glatte homogene Oberflächentopologie auf, die sich
durch eine glatte Faserstruktur auszeichnet. In diesem Bereich sind die
Kartonfasern durch die pressende Einwirkung teilweise abgerieben,
bzw. an die Materialflanken angepresst.
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- 5
- Stanzlinie
- 10
- Stanzschneide
- 15
- Schneidenspitze
- 15a
- beschädigte Schneidenspitze
infolge Überlast
- 20
- Schneidflanke
- 21
- Materialflanke
- 22
- Stanzmaterial
- 22a
- gequetschtes
Stanzmaterial
- 25
- Schichtstruktur
- 26
- Amorphe
Polymerstruktur
- 26a
- gereckte,
verhärtete
Netzstruktur an Substrat-Oberfläche
- 26b
- viskoelastische
Tiefenstruktur
- 26c
- verhärtete Oberflächenstruktur
der Schuppenstruktur
- 27
- polymere
Kohlenwasserstoffmatrix
- 28
- kristalline
Plattenstruktur
- 28a
- Pinhole-Struktur
- 29
- polymere
Schuppenstruktur
- 29b
- modifizierte
Schuppenstruktur auf Schneidflanke
- 30
- Stanzfuge
- DK
- Dekompression
- D/Z
- Druck/Zugspannungen
- G
- Glättung
- K
- Kompression
- SE
- Schnittvoreilung
- SP
- Maximum
des Spannungsprofils