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Untersuchung der Belastung von Pressen beim Schneiden hoch- und höchstfester Stahlwerkstoffe

Das Scherschneiden hoch- und höchstfester Werkstoffe führt gegenüber dem Schneiden konventioneller Tiefziehgüten zu einer erhöhten Belastung der Pressen. Aus der Industrie sind Fälle bekannt, in welchen Pressen frühzeitig infolge der erhöhten Belastungen versagten. Um dies in Zukunft zu vermeiden, müssen die Belastungen beim Scherschneiden während der Konstruktion berücksichtigt werden. Im Rahmen des Projektes wurde festgestellt, dass beim Schneiden höchstfester Werkstoffe deutlich höhere Beschleunigungen an den Pressenkomponenten auftreten als beim Schneiden konventioneller Tiefziehgüten. Damit verbunden ist die Schwingungsanregung einzelner Komponenten. Ursächlich für die hohen Beschleunigungen ist der impulsartige Kraftabfall beim Blechabriss während des Schneidvorgangs. Im Projektverlauf wurde ein hybrides Mehrkörpersimulationsmodell einer am IFUM vorhandenen Schnellläuferpresse erstellt. Die Finiten Elemente Methode wurde zur Vernetzung der Pleuel, des Stößels, des Pressenrahmens und der Exzenterwelle herangezogen. Mit Hilfe der modalen Reduktion wurden die Elastizitäten der genannten Komponenten im Rahmen der Mehrkörpersimulation berücksichtigt.

Hybrides MKS-Modell

Das Simulationsmodell der Presse wurde mit Hilfe umfangreicher Messungen validiert, wobei eine gute Übereinstimmung zwischen dem allein auf Konstruktionsdaten basierenden Pressenmodell und den Messergebnissen festgestellt wurde. Anschließend wurde mittels einer geeigneten Software die Lebensdauer der als elastisch betrachteten Komponenten bestimmt. Zur Validierung der Lebensdauerberechnung wurden Probestrukturen im Kraftfluss der Maschine ausgelegt und bis zur Rissinitiierung im Betrieb eingesetzt. Dabei wurde eine gute Übereinstimmung zwischen der virtuell bestimmten Lebensdauer und der Lebensdauer der Bauteile im Rahmen der realen Belastung erreicht.

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