Umfassende Anleitung zum Scherprozess

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Einführung

Der Schervorgang ist ein grundlegender Vorgang im Bereich der Metallbearbeitung und -herstellung, der für das präzise Schneiden verschiedener Materialien, insbesondere Bleche, von entscheidender Bedeutung ist.Dabei wird Material entlang einer vorgegebenen Linie abgetragen, indem es Scherkräften ausgesetzt wird, was zu einem sauberen und präzisen Schnitt führt.

Im Kern beruht die Scherung auf der Anwendung von Kraft, um eine plastische Verformung des Materials zu bewirken und es effektiv entlang eines vorgegebenen Weges zu trennen.Dieser Vorgang wird üblicherweise mit speziellen Maschinen, sogenannten Scheren, durchgeführt, deren scharfe Klingen so angeordnet sind, dass sie ein effizientes Schneiden ermöglichen.

Zu den Schlüsselkomponenten des Schervorgangs gehören das Werkstück, also das zu schneidende Material, und die Schermesser, die den Schneidvorgang ausführen.Das Material wird zwischen den Klingen positioniert und bei Krafteinwirkung üben die Klingen ausreichend Druck aus, um eine Verformung und Trennung entlang der Schnittlinie herbeizuführen.

Verschiedene Faktoren beeinflussen die Wirksamkeit des Scherprozesses, darunter die Materialeigenschaften wie Dicke, Härte und Duktilität sowie die Schärfe, der Abstand und die Ausrichtung der Klinge.Die richtige Kontrolle dieser Parameter ist für die Erzielung präziser Schnitte mit minimalen Verzerrungen oder Fehlern von entscheidender Bedeutung.

Der Einsatz von Scheren in der Blechproduktion ist durch den Einsatz von Trennwerkzeugen beim CNC-Stanzen und den Einsatz der Auspacktechnik zum Trennen von Teilen vom Blechgerüst zurückgegangen.Scheren werden hauptsächlich zum Schneiden von Rechtecken oder Streifen für Stanz- und CNC-Presswerkzeuge verwendet.

In den Fällen, in denen Scheren zur Erzielung der Endabmessungen eingesetzt wird, bestimmen die Dicke des Materials und die XY-Abmessung des Teils den Grad der Präzision, der wirtschaftlich machbar ist.Dickeres Material und größere XY-Abmessungen erfordern großzügigere Toleranzen.

Im breiten Spektrum der Blechproduktion variieren die Materialstärken von 0,005 Zoll (0,13 mm) bis 0,25 Zoll (6,35 mm) bei Eisen- und Nichteisenwerkstoffen. Scherausrüstung variiert dementsprechend von 1⁄4 Zoll (6,0 mm) Kapazität x 12 Fuß (3,5 m) Bettlänge bis hin zu winzigen handbetriebenen Scheren mit einer 0,030 Zoll (0,8 mm) Kapazität und einer 12 Zoll (300 mm) Klinge Länge.

In der XY-Abmessung wird eine Toleranz von ±0,060 Zoll (1,52 mm) für dickeres Material und ±0,010 Zoll (0,26 mm) für dünneres Material verwendet.Es empfiehlt sich, sich bei Ihrem Metallumformlieferanten über die Leistungsfähigkeit der verfügbaren Ausrüstung zu informieren.

Beschaffenheit der Schnittkanten

Wann immer Blech geschnitten wird, sei es durch Stempel, Matrizen, Scheren oder Längsschneider, sind die Eigenschaften der Schnittkanten ähnlich (Abbildung 1).

Der Schneidvorgang erfolgt in drei Phasen, während sich die Schneidkante durch das Material bewegt: anfängliche plastische Verformung, Durchdringung und Bruch.Bei der anfänglichen plastischen Verformung entsteht der „Kantenradius“ oder „Überschlag“.Beim Eindringen entsteht das „Schnittband“ bzw. „Glanz“.Und beim Bruch entstehen der „Bruch“ oder „Abbruch“ und der Grat.

Scheren und andere Metallschneidegeräte werden normalerweise gewartet und eingestellt, um eine akzeptable Schnittqualität mit nominalen Graten zu gewährleisten und den Verschleiß von Werkzeugen und Geräten zu begrenzen.Dabei entsteht ein Schnitt, bei dem bis zu einer Tiefe von ca. 1⁄3 der Materialstärke eingedrungen wird und der Bruch durch das verbleibende Material erfolgt.Bei richtiger Einstellung entsteht ein Grat, der selten mehr als 10 % der Materialstärke beträgt.

Ausstattungsmerkmale

Im Einsatz ist eine Vielzahl von Elektroschergeräten.Zu den wichtigsten Maschinenelementen, die den meisten Scheren gemeinsam sind, gehören die Rahmenbaugruppe, das Bett, der Tisch, der Stößel, die Niederhalter, die Messgeräte, der Aktivierungsmechanismus und die Messer (Abbildung 2).Entlang des Betts in der Nähe der Klinge angeordnete Niederhalter greifen in das Material ein und halten es zum Scheren fest in der richtigen Position.

Hinteranschläge dienen dazu, den Schaft unter der beweglichen Klinge in einem vorgegebenen Maß zu positionieren.Sie können von einfachen, positiven mechanischen Anschlägen bis hin zu einer Reihe von Sonden (Näherungsschaltern) reichen, die das Material erfassen und die Maschine aktivieren, wenn mehr als eine Sonde gleichzeitig berührt wird.Je nach Typ und Komplexität können Hinteranschläge manuell oder programmiert eingestellt werden.

Vorderanschläge werden häufig zum Positionieren des Werkstücks verwendet, insbesondere wenn es sich um große Werkstücke handelt.Sie können entweder mechanisch oder programmierbar sein.

Seitenlehren, auch „Ausrichtarme“ genannt, sind senkrecht zur Klinge entweder auf der linken oder rechten Seite des Betts angebracht und helfen bei der Führung und Ausrichtung des Schafts zur Klinge.

Betrieb

Unabhängig von Bauart, Größe oder Geschwindigkeit funktionieren alle elektrischen Scheren gleich.Eine Materialplatte wird auf dem Tisch vorgeschoben, bis die Hinteranschläge Kontakt haben und die Schnittlinie unter der Klinge liegt (Abbildung 3).Wenn die Maschine aktiviert wird, klemmen die Niederhalter das Material fest und die abgewinkelte bewegliche Klinge schneidet in einer guillotinenähnlichen Aktion nach und nach über das Blech.

Abhängig von der Anwendung kann die elektrische Schere von vorne oder von hinten beschickt werden.Durch die Rückführung kann die Materialhandhabung für nachfolgende Schnitte reduziert werden, dafür ist jedoch ein zusätzlicher Bediener erforderlich.

Qualität bewahren

Während des Schervorgangs werden wichtige Qualitätskontrollen durchgeführt.Zu den Faktoren der Qualitätskontrolle gehören die anfängliche Ebenheit des Materials sowie die allgemeine Oberflächen- und Kantenbeschaffenheit.Oberflächenfehler und Bremsspuren kommen bei Coil- und Blechprodukten häufig vor und sind für den Hersteller im Allgemeinen akzeptabel, es sei denn, solche Markierungen würden zu kosmetischen Mängeln am fertigen Produkt führen.Auch Delamination, Oberflächeneinschlüsse und andere gravierende Materialfehler können erkennbar sein und Anlass zur Beanstandung geben.

Entwurfsüberlegungen

Für eine wirtschaftliche Produktion erkennt der fachkundige Konstrukteur mehrere Aspekte, die sich beim Scheren und in den nachfolgenden Arbeitsgängen auf Kosten und Qualität auswirken.Im Folgenden finden Sie einige Überlegungen zum Produktdesign.

●Materialverwendung: Materiallieferanten stellen im Allgemeinen Plattenmaterial in Standardgrößen zur Verfügung – Breiten von 30, 36, 48 und 60 Zoll.Durch die effektive Nutzung dieser Standardgrößen können erhebliche Einsparungen erzielt werden, da Kosten für zusätzliche Schlitzung oder Fräsvorbereitung vermieden werden. Eine frühzeitige Rücksprache mit dem Metallverarbeiter kann es ermöglichen, die Abmessungen unsichtbarer Flansche am Produkt zu ändern, um ein Gesamtlayout der Teile zu erreichen, das etwas kleiner als das Standardblech ist Größe.Dadurch können zusätzliche Kosten vermieden und Abfall reduziert werden.

●Faserrichtung: Die Faserrichtung von Flachwalzmaterial (längs im Coil) ist nicht immer von entscheidender Bedeutung.Bei einigen Vorgängen wie Formen und Biegen kann die Kornorientierung jedoch wichtig sein. Bei sehr großen Teilen mit geformten Flanschen oder Merkmalen sollte der Konstrukteur vor der Angabe der Kornorientierung und des Biegeradius einen qualifizierten Lieferanten konsultieren, um festzustellen, ob es Einschränkungen bei der Materialgröße gibt ermöglicht, dass die geformten Merkmale quer zur Faser verlaufen.Dieses Thema wird in den Kapiteln „Umformung von Abkantpressen“ und „Stanzproduktion“ ausführlicher behandelt.

●Prozessmerkmale: Grate, Niederhaltespuren und Verdrehungen (Abbildung 4) sind Merkmale des Scherprozesses.

1. Grate sind nach dem Scheren vorhanden (wie bei jedem Metallschneidevorgang) und werden normalerweise durch geeignete Scherpraktiken innerhalb akzeptabler Grenzen kontrolliert.

2. Niederhaltespuren, die als leichte Vertiefungen entlang einer Seite der Scherkante des Werkstücks erscheinen, entstehen manchmal durch die Klemmwirkung der Niederhalter.Diese Markierungen stellen selten ein Problem dar.Sie können häufig als Teil eines unsichtbaren Flansches im Endprodukt untergebracht werden oder können beim Beschneiden in späteren Vorgängen vollständig entfernt werden.

Bei kritischen Anwendungen können Abdeckungen an den Niederhaltern zum Schutz des Materials verwendet werden.Manchmal werden Materialien mit entfernbaren Schutzbeschichtungen verwendet, um Niederhaltespuren und Kratzer zu reduzieren, die beim Schervorgang entstehen.Diese Alternativen verursachen erhebliche zusätzliche Kosten.

3. Twist, eine spiralförmige Krümmung des Materials entsteht beim Scheren schmaler Streifen.Sie entsteht durch die Scherenwirkung der Schere und wird durch das Verhältnis der abgescherten Breite zur Dicke und Härte des Bandes beeinflusst.

Die Verdrehung spielt selten eine wichtige Rolle, außer beim Scheren schmaler Streifen.Wenn für einen Auftrag sehr schmale Streifen erforderlich sind, können diese häufig durch Rollenschnitt-Coilmaterial (bei ausreichender Bestellmenge) oder Stangenmaterial ersetzt werden.