DE10324730A1

DE10324730A1 - Verfahren zum Trennen spröder Werkstoffe

Info

Publication number: DE10324730A1
Application number: DE2003124730
Authority: DE
Inventors: Peter Lesle
Original assignee: Lessle Peter Dipl-Ing Dipl-Wirtsch-Ing (fh)
Current assignee: Lessle Peter Dipl-Ing Dipl-Wirtsch-Ing (fh)
Priority date: 2003-05-31
Filing date: 2003-05-31
Publication date: 2004-12-16

Abstract

Das Trennen von spröden Werkstoffen durch Scheren führt zu einer zerklüfteten Bruchoberfläche und Anrissen in der Nähe der Trennfläche. Durch Aufbringen von Druckspannung senkrecht zu dieser Fläche kann dies vermieden werden. DOLLAR A Die zerklüftete Oberfläche beim Scheren von spröden Werkstoffen tritt auf, da vor Erreichen der Scherfestigkeit ein Trennbruch aufgrund der Zugspannungskomponente der Beanspruchung auftritt. Durch Druckspannung senkrecht zur Trennfläche kann diese Zugspannungskomponente reduziert und ein Versagen durch Zug 45 DEG zur Trennebene vermieden werden. Der Werkstoff wird durch Erreichen der Scherfestigkeit glatt getrennt. DOLLAR A Anwendung kann dieses Verfahren beim Trennen von Gussspeisern vom Gusskörper finden, da durch die glatte Trennfläche diese nicht nachgeputzt werden muss.

Description

Stand der Technik, Nachteile des Standes der Technik
Abtrennen von Gussteigern
Gusssteiger werden heute abgebrochen oder abgesägt. Nachteile Abbrechen der Gussteiger:
Durch das Abbrechen der Gußsteiger entsteht eine stark zerklüftete Werkstückoberfläche in der Trennebene (vgl. Bild 1), die beim „Gußputzen" nachbearbeitet wird bevor das Gußteil einer mechanischen Weiterbearbeitung zugeführt wird. Die Nacharbeit ist ein zusätzlicher Arbeitsgang der eingespart werden könnte.
Nachteile Absägen der Gusssteiger:
Das Absägen ist ein benötigt viel Zeit und ist für gebogene Trennflächen an den Werkstücken nur bedingt geeignet.
Trennen
Scheren oder Stanzen als Trennvorgang wird für duktile Werkstoffe eingesetzt. Nachteile Trennen in der heutigen Form:
Bei spröden Werkstoffen treten bei Einsatz dieser Verfahren stark zerklüftete Werkstückoberflächen und unerwünschte Anrisse neben der beabsichtigten Trennfläche auf (vgl. Bild 2).
Mit der Erfindung gelöste Aufgabe
Trennen von spröden Werkstoffen ohne unerwünschtem Anriss und mit ebener Trennfläche.
Erzeugte Verbesserungen und Vorteile gegenüber dem Stand der Technik
Durch das Trennverfahren können spröde Werkstoffe ohne unerwünschten Anriss und deutlich weniger zerklüfteter Oberfläche getrennt werden (vgl. Bild 3). Nacharbeit, wie sie beim Abbrechen von Angüssen entsteht, entfällt und das Verfahren ist schneller als das Absägen der Gussteiger.
Grundzüge des Lösungsweges
Die Beobachtung des Anrisses und der Bruchfläche bei der Bruchebenen in 45° zur Scherebene auftraten (vgl. Bild 1 und 2), ergaben, dass der Werkstoff in Richtung der größten Normalspannung versagt hat. Die Darstellung des Spannungszustands beim Scheren als Mohrscher Spannungskreis ist in Bild 4 dargestellt. Die maximale Normalspannung ist hierbei gleich groß wie die maximale Schubspannung und liegt um 45° (90° im Mohrschen Spannungskreis) gedreht gegenüber der maximalen Schubspannung. Betrachtet man nun das prinzipielle Werkstoffverhalten (isotrope Metalle), (vgl. Bild 5 und 6 aus: Dubbel Tachenbuch für den Maschinenbau, 16., korrigierte und ergänzte Auflage 1987, Springer Verlag, S.E3 und S.C6), so sieht man dass man je nach Spannungszustand im Werkstoff ein Versagen durch erreichen der Trennfestigkeit, der Schubfestigkeit oder der Schubfließgrenze erreicht. Dabei tritt dann ein Versagen durch Trennbruch, Gleitbruch oder plastische Verformung auf.
Die Bilder 5 und 6 zeigen einen prinzipiellen Verlauf für duktile Werkstoffe. Für spröde Werkstoffe erreicht der Mohrsche Spannungskreis für den Belastungsfall „reiner Schub" die Trennfestigkeit, bevor er durch Erreichen der Schubfließgrenze oder der Schubfestigkeit versagt. Um ein Versagen des Werkstoffs durch Erreichen der Schubfließgrenze oder der Schubfestigkeit für spröden Werkstoff zu bekommen, muss der Spannungszustand beim Trennen gegenüber dem Spannungszustand bei reinen Schub geändert werden. Der Mohrsche Spannungskreis muss weiter nach links verlagert werden. Um dies zu erreichen wird bei dem neuen Trennverfahren nun zusätzlich zur Kraft in Richtung der Trennebene eine Kraft senkrecht auf die Trennebene aufgebracht. Dadurch entfernt sich der Spannungszustand vom Versagen durch Trennbruch und die Anrisse und die Brüche in 45° zur beabsichtigten Trennebene bleiben aus (vgl. Bild 7).
Ausführungsbeispiel
Um den für das Trennen erwünschten Spannungszustand zu erreichen wird senkrecht zur gewünschten Trennfläche eine Druckspannung aufgebracht, bevor oder während dei Scherspannung eingebracht wird (vgl. Bild 8).

Claims

Oberbegriff Trennen von Werkstoffen durch Scheren. Beim Scheren wird die Trennung des Werkstoffs durch Überschreiten der Scherfestigkeit in der Wirkfläche erreicht. Bei spröden Werkstoffen wird beim Scheren diese Scherfestigkeit nicht erreicht, da die Werkstoffe vorher durch Erreichen der Trennfestigkeit durch die Zugspannungskomponente 45° zur größten Schubspannung versagen. Kennzeichnender Teil Durch Aufbringen einer Druckspannung senkrecht zur zu trennenden Fläche wird erreicht, daß die Zugspannungskomponente 45° zur größten Schubspannung reduziert wird. Dadurch tritt die Trennung durch Erreichen der Scherfgestigkeit ein. Die sonst zerklüftete und rissbehaftete Trennfläche ist dadurch glatt und ohne Anrisse.