EP3898023A1 - Stanzen von mindestens zwei übereinander angeordneten metallblechen - Google Patents

Stanzen von mindestens zwei übereinander angeordneten metallblechen

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Publication number
EP3898023A1
EP3898023A1 EP19818044.0A EP19818044A EP3898023A1 EP 3898023 A1 EP3898023 A1 EP 3898023A1 EP 19818044 A EP19818044 A EP 19818044A EP 3898023 A1 EP3898023 A1 EP 3898023A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheets
semi
finished product
metal sheets
punching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19818044.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lutz Kessler
Tobias LEWE
Karsten MACHALITZA
Philipp SZARY
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP3898023A1 publication Critical patent/EP3898023A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/005—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
    • B21D35/007—Layered blanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching

Definitions

  • the invention relates to a method for stamping in a stamping step of at least 2 metal sheets arranged one above the other, positively and / or positively arranged with one another in a stamping process by means of stamps and dies, and a stamped semi-finished product made of at least 2 metal sheets arranged one above the other, which at least selectively fabric and / or are interlocked with each other.
  • the stamping technique is known and is mainly used for punching but also for the production of semi-finished products or workpieces from sheet metal strips, metal strips, plates or sheets.
  • a method for punching a sandwich plate is known, for example, from DE 10047496A1.
  • DE 10643076A1 describes a device for punching and joining at least two sheet metal parts obtained from sheet metal in one work step. For this purpose, devices with a relatively complicated structure that are precisely matched to the corresponding products are used.
  • the object of the present invention was to provide a simple punching method which enables the punching of at least two metal sheets arranged one above the other. Another object was to provide a stamped semifinished product from at least 2 metal sheets arranged one above the other, the punched edges having a property profile which is qualitatively at least the same or better than the individually stamped sheets. In particular, the semi-finished product should be able to have complicated outlines.
  • the present invention relates to a method for stamping at least 2 metal sheets arranged one above the other, with material and / or form-fitting engagement with one another, in one stamping step, characterized in that
  • a starting material is made available in which the metal sheets are at least selectively and / or positively available with each other and the at least 2 metal sheets arranged one above the other are punched in one punching step by means of a punch and die, in particular in such a way that only one metal sheet is in contact with the punch and the at least one further metal sheet is punched by means of the die-side circuit board.
  • At least two sheets arranged one above the other are used, which are at least selectively and / or positively connected to one another.
  • An essential feature of the starting material and in particular of the material and / or form-fitting disposition is that the metal sheets cannot be moved against each other.
  • the decision is designed in such a way that a shift due to the forces occurring during the entire punching process does not occur or only occurs insignificantly, or can be excluded.
  • the at least 2 sheets arranged one above the other are materially and / or positively connected to one another by a method selected from the group comprising or consisting of: gluing, welding, soldering and clinching.
  • the respective disposition is at least selective, but can also be local, that is to say it has a large area.
  • the sheets of the starting material are preferably not or only insignificantly displaceable with one another at the edge, that is to say the sheet edge.
  • insignificant displacement means that any displacement that may occur is so small that it has no influence on the method according to the invention.
  • the at least two sheets of the starting material are at least selectively or locally integrally connected to one another at least in the area of the punching line or in an area within the punching line.
  • the semi-finished product produced has the same number of sheets arranged one above the other as the starting material.
  • the punching line is the (imaginary) line on which the punching, i.e. the separation of a sheet metal area, takes place.
  • the punching line is arranged during the punching within the punching gap, preferably in the middle thereof.
  • the punching line defines and essentially corresponds to the later outline of the semi-finished product. Essentially here means that the surface or a surface of the semi-finished product in shape and size, that is to say the surface within the outline, increases at least 90%, preferably 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, particularly preferably 96%, 97%, 98%, 99%, in particular 99.5%, 100% corresponds to the area within the punched line.
  • the punching is carried out by means of a punch and die, the punching gap being defined by the distance between the immersed punch and die wall.
  • a cohesive connection in the area of the stamped line in the sense of the invention is defined by a range of 1 mm, 2 mm, 5 mm, preferably 10 mm on both sides of the stamped line, the area being symmetrical starting from the stamped line, in one alternative being asymmetrical .
  • Another alternative relates to a starting material composed of at least 2 sheets arranged one above the other, the at least 2 sheets being integrally bonded to one another at least over the entire area within the punching line. If necessary, the starting material additionally has an area as described above outside the area to be punched out, that is to say on the other side of the punching line.
  • the at least two sheets of the starting material are cohesively connected to one another by means of a plastic layer, as in an alternative described above.
  • starting material with a plastic layer with a thickness of at least 2 pm, preferably at least 3 pm, particularly preferably at least 4 pm, in particular at least 4.5 pm, at least 5 pm and at most 50 pm, preferably at most 20 pm is particularly preferred preferably used at most 10 pm, 8 pm, in particular at most 7.5 pm.
  • the two sheets are cohesively connected to one another by means of a plastic layer, as described above.
  • the plastics are selected from thermosets, elastomers and / or thermoplastics.
  • viscoelastic polymers are used as the plastic layer.
  • the sheets are not welded together.
  • the punching according to the invention is essentially based on the following steps or consists of:
  • the fraction is characterized in that here the separation of the sheet metal parts is usually occurs at the grain boundary, while in the cut portion also grains of the metal structure are cut and thereby damaged and plastic deformations are introduced.
  • electrical sheets are used, and comparable or improved electromagnetic properties are achieved by the above-described design of the punched edge.
  • top and bottom are also defined: top means stamp side and bottom means die side.
  • each of the sheets arranged one above the other has a thickness of at least or in each case essentially exactly 0.05 mm, preferably 0.1 mm, particularly preferably 0.2 mm, 0.25 mm, 0.27 mm, in particular 0, 3 mm, 0.32 mm, 0.35 mm, 0.4 mm, or 0.5 mm and a maximum of 1.5 mm, preferably 1 mm, particularly preferably 0.75 mm, in particular 0.65 mm.
  • “essentially” means a deviation from a specific value of at most 50%, 40%, 30%, preferably 25%, 20%, 15%, particularly preferably 14%, 13%, 12%, 11 %, in particular 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%.
  • the starting material to be used according to the invention has two or more sheets of the same thickness or of different thickness.
  • One embodiment of the present invention relates to a method in which the punched edges of the at least 2 sheets have a different ratio of the cut to fraction due to the punching in one punching stroke.
  • the ratio of the cut to the fractional fraction in the respective punched edge in the upper plate is larger than in the lower plate.
  • the lower sheet preferably has a fraction of at least 30%, 40%, 50%, 52%, 54%, 56%, 58%, more preferably 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, in particular 65 %, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75% or more.
  • the ratio of cut to fraction is determined by the fact that the height of the The cutting area and the height of the fracture area is determined on the basis of the grain damage, for example using a microscope, and is related to one another.
  • the multilayer starting material has an insulation layer on at least one outer side, preferably on both outer sides (the side facing away from the disposition is referred to as the outside), which brings about electrical insulation.
  • the insulation layer is made from an organic polymer, preferably from a thermally, chemically or radiation-activatable adhesive.
  • each sheet side has an insulation layer.
  • the starting material has exactly 2 sheets arranged one above the other.
  • electrical sheets so-called electrical strips
  • non-grain-oriented electrical steel strips are used.
  • the invention relates to a stamped semi-finished product produced in the method according to the invention.
  • Another object of the present invention is a semi-finished product made of at least 2 metal sheets arranged one above the other, characterized in that the two sheets are integrally bonded to one another at least at the edge. According to the invention, the sheets are available even before punching.
  • a stamped semifinished product in the sense of the invention is a semifinished product which results directly from a stamping process without any further work step.
  • a cutting process in particular shear cutting, is referred to as punching, which is carried out by means of a punch and a die; if necessary, further aids such as holders, wipers, etc. are used, but these do not directly intervene in the cutting process of the sheet.
  • punched semi-finished products it is essential for the punched semi-finished products according to the invention that they have a complicated outline, as described above and / or a surface as described above.
  • the at least 2 sheets arranged one above the other are integrally bonded to one another in the region of the stamped edge.
  • the availability on the mutually facing side of the sheets starting from the punched edge is at least 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, preferably 10 mm, 20 mm or more.
  • each of the sheets arranged one above the other has a thickness of at least or in each case essentially exactly 0.05 mm, preferably 0.1 mm, particularly preferably 0.2 mm, 0.25 mm, 0.27 mm, in particular 0, 3 mm, 0.32 mm, 0.35 mm, 0.4 mm, or 0.5 mm and a maximum of 1.5 mm, preferably 1 mm, particularly preferably 0.75 mm, in particular 0.65 mm.
  • the semi-finished product has sheets of different thicknesses arranged one above the other, in a further alternative at least 2 sheets have the same thickness.
  • the two sheets are cohesively connected to one another by means of a plastic layer, as described above.
  • the plastics are selected from thermosets, elastomers and / or thermoplastics.
  • viscoelastic polymers are used as the plastic layer.
  • the sheets are not welded together.
  • Another embodiment relates to the semi-finished products with a plastic layer with a thickness of at least 2 pm, preferably at least 3 pm, particularly preferably at least 4 pm, in particular at least 4.5 pm and of at most 50 pm, preferably at most 20 pm, particularly preferably at most 10 pm .8 pm, in particular a maximum of 7.5 pm.
  • An embodiment of the present invention relates to a semifinished product made of at least 2 sheets arranged one above the other, the punched edges of the at least 2 sheets having different ratios of the fraction of cut to fraction.
  • the ratio of the cut to the fractional fraction in the respective punched edge in the upper plate is larger than in the lower plate.
  • the lower sheet preferably has a fraction of at least 30%, 40%, 50%, 52%, 54%, 56%, 58%, more preferably 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, in particular 65 %, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75% or more.
  • the ratio of cut to breakage is determined by determining the height of the cut area and the height of the breakage area on the punched edge on the basis of grain damage, for example using a microscope, and comparing them to one another.
  • the semi-finished product has exactly 2 sheets arranged one above the other and cohesively connected to one another.
  • the sheet metal in the semi-finished product is electrical sheet, that is to say so-called electrical steel.
  • An alternative is non-grain-oriented electrical steel.
  • the semi-finished product according to the invention and the semi-finished product produced using the method according to the invention have an insulation layer on one or both sides.
  • the same punching tool is used for the multilayer starting material containing at least two sheets as for a single-layer, monolithic, single sheet with a thickness that is equal to the thickness of one of the sheets of the multilayer starting material.
  • the semifinished product according to the invention and the semifinished product produced by the method according to the invention can be arranged in stacks one above the other and can be used together.
  • the joining methods known to the person skilled in the art are used, such as, for example, gluing, welding or punching packet packaging.
  • Die-cut packaging is used in particular for the use of the stacks as a rotor or stator of electric motors or in a generator.
  • the multi-layer semi-finished products according to the invention offer advantages over the single-layer ones.
  • punching and packaging the number of process steps is reduced according to the number of layers of the semi-finished product. This also has positive effects with regard to the use of the tools.
  • the semifinished product according to the invention and that with the method according to the invention Semi-finished product produced, in which the at least two metal sheets are electrical steel strips, is used in the stack or package in electric motors and / or generators.
  • a stack of individually punched sheets can be seen on the left. Two sheets arranged one above the other after punching are marked with brackets on the left side. On the right side stacked semi-finished products according to the invention are shown. One of them is marked with a bracket on the right.
  • the light areas show the cut area or cut share, the dark areas the break area or cut share. It can be clearly seen that the fraction on the right-hand side of the semi-finished product produced according to the invention is significantly larger in the lower sheet than in the upper sheet.
  • the cutting area in the lower sheet is arranged at the lower edge of the lower sheet.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stanzen in einem Stanzschritt von mindestens (2) übereinander angeordneten, Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügten Metallblechen in einem Stanzprozess mittels Stempel und Matrize sowie ein gestanztes Halbzeug aus mindestens (2) übereinander angeordneten Metallblechen die zumindest punktuell Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügt sind.

Description

Stanzen von mindestens zwei übereinander angeordneten Metallblechen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stanzen in einem Stanzschritt von mindestens 2 übereinander angeordneten, Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügten Metallblechen in einem Stanzprozess mittels Stempel und Matrize sowie ein gestanztes Halbzeug aus mindestens 2 übereinander angeordneten Metallblechen die zumindest punktuell Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügt sind.
Die Stanztechnik ist bekannt und wird vorwiegend zum Lochen aber auch zur Herstellung von Halbzeugen oder Werkstücken aus Blechstreifen, Metallbändern, Platten oder Bahnen eingesetzt.
So ist ein Verfahren zum Lochen einer Sandwichplatte beispielsweise aus der DE 10047496A1 bekannt. Ferner wird in der DE 10643076A1 eine Vorrichtung zum Stanzen und Fügen von mindestens 2 aus Blechen gewonnener Blechteile in einem Arbeitsschritt beschrieben. Hierzu werden genau auf die entsprechenden Produkte abgestimmten Vorrichtungen mit relativ kompliziertem Aufbau eingesetzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein einfaches Stanzverfahren zur Verfügung zu stellen, welches das Stanzen von mindestens 2 übereinander angeordneten Metallblechen ermöglicht. Weitere Aufgabe war es ein gestanztes Halbzeug aus mindestens 2 übereinander angeordneten Metallblechen zur Verfügung zu stellen, wobei die Stanzkanten ein Eigenschaftsprofil aufweisen welches gualitativ mindestens gleich oder besser dem einzeln gestanzter Bleche ist. Insbesondere soll das Halbzeug komplizierte Umrisse aufweisen können.
Des Weiteren sollte die Möglichkeit geschaffen werden, solche Halbzeuge mit den vorhandenen Werkzeugen herzustellen, um aufwändige Änderungen der Prozessschritte im Herstellungsverfahren und in Folgeverwendungen zu vermeiden oder zu minimieren.
Gelöst werden die Aufgaben durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Stanzen von mindestens 2 übereinander angeordneten, Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügten Metallblechen in einem Stanzschritt, dadurch gekennzeichnet, dass
ein Ausgangsmaterial zur Verfügung gestellt wird, bei welchem die Bleche zumindest punktuell Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügt sind und ein Stanzen der mindestens 2 übereinander angeordneten Metallbleche in einem Stanzschritt mittels Stempel und Matrize erfolgt, insbesondere in der Form, dass nur ein Metallblech Kontakt mit dem Stempel hat und die mindestens eine weiteres Metallblech mittels der stempelseitigen Platine gestanzt wird.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren werden mindestens 2 übereinander angeordnete Bleche eingesetzt, die zumindest punktuell Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügt sind.
Wesentliches Merkmal des Ausgangsmaterials und insbesondere der Stoff- und/oder formschlüssigen Verfügung ist, dass die Bleche nicht gegeneinander verschiebbar sind. Die Verfügung ist so ausgelegt, dass eine Verschiebung aufgrund der während des gesamten Stanzvorgangs auftretenden Kräfte nicht oder nur unwesentlich auftritt, bzw. auszuschließen ist. Die zumindest 2 übereinander angeordneten Bleche sind Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügt durch ein Verfahren ausgewählt aus der Gruppe enthaltend oder bestehend aus: Kleben, Schweißen, Löten und Clinchen. Die jeweilige Verfügung ist zumindest punktuell, kann aber auch lokal, also flächig ausgelegt sein.
In einer Alternative sind die Bleche des Ausgangsmaterials bevorzugt am Rand, also Blechrand, zueinander nicht oder unwesentlich verschiebbar miteinander verfügt. Unwesentlich verschiebbar bedeutet im Sinne der Erfindung, dass eine gegebenfalls auftretende Verschiebung so gering ist, dass sie keinen Einfluss auf das erfindungsgemäße Verfahren hat. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in dieser Alternative zwei voneinander getrennte, gestanzte Bleche hergestellt.
In einer weiteren Alternative sind die zumindest zwei Bleche des Ausgangsmaterials zumindest im Bereich der Stanzlinie oder in einem Bereich innerhalb der Stanzlinie zumindest punktuell oder lokal stoffschlüssig miteinander verbunden. In dieser Alternative weist das hergestellte Halbzeug dieselbe Anzahl übereinander angeordneter Bleche auf, wie das Ausgangsmaterial.
Die Stanzlinie ist jene (gedachte) Linie, an welcher das Stanzen, also das Trennen eines Blechbereichs erfolgt. Die Stanzlinie ist während des Stanzens innerhalb des Stanzspaltes, bevorzugt in dessen Mitte, angeordnet. Die Stanzlinie definiert und entspricht im Wesentlichen dem späteren Umriss des Halbzeugs. Im Wesentlichen bedeutet hier, dass die Fläche bzw. eine Oberfläche des Halbzeugs in Form und Größe, also die Fläche innerhalb des Umrisses, zu mindestens 90 %, bevorzugt 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, besonders bevorzugt 96 %, 97 %, 98 %, 99 %, insbesondere 99,5 %, 100 % mit der Fläche innerhalb der Stanzlinie übereinstimmt. Das Stanzen erfolgt erfindungsgemäß mittels Stempel und Matrize, wobei der Stanzspalt durch den Abstand zwischen eingetauchtem Stempel und Matrizenwand definiert ist. Eine stoffschlüssige Verbindung im Bereich der Stanzlinie im Sinne der Erfindung ist durch einen Bereich von 1 mm, 2 mm, 5 mm, bevorzugt 10 mm auf beiden Seiten der Stanzlinie definiert, wobei der Bereich ausgehend von der Stanzlinie symmetrisch ist, in einer Alternative asymmetrisch ist.
Eine weitere Alternative betrifft ein Ausgangsmaterial aus mindestens 2 übereinander geordneten Blechen, wobei die mindestens 2 Bleche mindestens über den gesamten Bereich innerhalb der Stanzlinie stoffschlüssig miteinander verfügt sind. Gegebenenfalls weist das Ausgangsmaterial zusätzlich einen wie oben beschriebenen Bereich außerhalb des auszustanzenden Bereichs, also auf der anderen Seite der Stanzlinie auf.
Die mindestens zwei Bleche des Ausgangsmaterials sind in einer Ausführung mittels einer Kunststoffschicht miteinander stoffschlüssig verfügt, wie in einer oben beschriebenen Alternative. In einer weiteren Ausführung wird Ausgangsmaterial mit einer Kunststoffschicht mit einer Dicke von mindestens 2 pm, bevorzugt mindestens 3 pm, besonders bevorzugt mindestens 4 pm, insbesondere mindestens 4,5 pm, mindestens 5 pm und von maximal 50 pm, bevorzugt maximal 20 pm, besonders bevorzugt maximal 10 pm, 8 pm, insbesondere maximal 7,5 pm eingesetzt.
In einer weiteren Ausführung sind die beiden Bleche wie oben beschrieben mittels einer Kunststoffschicht miteinander stoffschlüssig verfügt. Dabei werden die Kunststoffe ausgewählt aus Duroplasten, Elastomeren und/oder Thermoplasten. In einer Alternative werden als Kunststoffschicht viskoelastische Polymere verwendet. In einer weiteren Alternative sind die Bleche nicht miteinander verschweißt.
Das erfindungsgemäße Stanzen basiert im Wesentlichen auf folgenden Schritten oder besteht daraus:
Einbringen von 2 übereinander angeordneten, Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügten Metallblechen zwischen Stempel (Schneidewerkzeug) und Matrize;
Aufsetzen des Stempels auf das oben angeordnete Blech um Druck darauf ausüben; dadurch erfolgt eine Verformung des oberen Blechs und gegebenenfalls der darunter angeordneten Bleche;
Eindringen des Stempels in das obere Blech und dadurch Anschneiden des oberen Blechs; Durchbrechen der Bleche, also auch des mindestens eines darunter angeordneten Blechs, welches nicht in direktem Kontakt zum Stempel ist; gegebenenfalls erfolgt zusätzlich und zeitgleich mit dem Anschneiden des oberen Blechs auch, ein im Vergleich dazu geringeres Anschneiden des unteren Bleches von der unteren Seite durch die Matrizenwand.
Dadurch wird eine Stanzkante gebildet die einen Schnitt- und einen Bruchanteil aufweist. Der Bruchanteil ist dadurch gekennzeichnet, dass hier die Trennung der Blechteile i.d.R. an der Korngrenze erfolgt, während im Schnittanteil auch Körner des Metallgefüges geschnitten und dadurch beschädigt werden und plastische Verformungen eingebracht werden.
In einer Ausführung werden Elektrobleche verwendet, und durch die oben beschriebene Ausführung der Stanzkante vergleichbare oder verbessere elektromagnetische Eigenschaften erreicht.
Mithin werden auch die Begriffe oben und unten definiert: oben bedeutet stempelseitig und unten matrizenseitig.
In einer Ausführung weist jedes der übereinander angeordneten Bleche eine Dicke von jeweils mindestens oder jeweils im Wesentlichen genau 0,05 mm, bevorzugt 0,1 mm, besonders bevorzugt 0,2 mm, 0,25 mm, 0,27 mm, insbesondere 0,3 mm, 0,32 mm, 0,35 mm, 0,4 mm, oder 0,5 mm auf und maximal 1,5 mm, bevorzugt 1 mm, besonders bevorzugt 0,75 mm, insbesondere 0,65 mm auf.
Im Sinne der Erfindung bedeutet„im Wesentlichen“, eine Abweichung von einem bestimmten Wert von jeweils maximal 50%, 40%, 30%, bevorzugt 25%, 20%, 15%, besonders bevorzugt 14%, 13%, 12%, 11%, insbesondere 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%.
Das erfindungsgemäß einzusetzende Ausgangsmaterial weist zwei oder mehrere Bleche gleicher Dicke oder unterschiedlicher Dicke auf.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren bei welchem die Stanzkanten der mindestens 2 Bleche aufgrund des Stanzens in einem Stanzhub ein unterschiedliches Verhältnis des Schnitt-zu Bruchanteils aufweisen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis des Schnitt- zu Bruchanteil in der jeweiligen Stanzkante im oberen Blech größer als im unteren Blech.
Bevorzugt weist das untere Blech ein Bruchanteil von mindestens 30%, 40%, 50 %, 52 %, 54 %, 56 %, 58 %, bevorzugt besonders bevorzugt 60 %, 61 %, 62 %, 63 %, 64 %, insbesondere 65 %, 66 %, 67 %, 68 %, 69 %, 70 %, 71 %, 72 %, 73 %, 74 %, 75 % oder mehr auf. Das Verhältnis von Schnitt- zu Bruchanteil wird dadurch bestimmt, dass an der Stanzkante die Höhe des Schnittbereichs und die Höhe des Bruchbereichs auf Basis der Kornbeschädigung zum Beispiel mittels Mikroskop bestimmt wird und zueinander ins Verhältnis gesetzt wird.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das mehrlagige Ausgangsmaterial auf mindestens einer Außenseite, bevorzugt auf beiden Außenseiten (als Außenseite wird die von der Verfügung abgewandte Seite bezeichnet) eine Isolationsschicht auf, die eine elektrische Isolation bewirkt. Die Isolationsschicht ist in einer Alternative aus einem organischen Polymer, bevorzugt aus einem thermisch, chemisch oder strahlungs aktivierbaren Klebstoff. In einer weiteren Alternative weist jede Blechseite jeweils eine Isolationsschicht auf.
In einer Alternative weist das Ausgangsmaterial genau 2 übereinander angeordnete Bleche auf.
In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung werden als Bleche Elektrobleche, also sogenannte Elektrobänder eingesetzt. In einer Alternative werden nicht-kornorientierte Elektrobänder eingesetzt.
Die Erfindung betrifft ein gestanztes Halbzeug hergestellt in dem erfindungsgemäßen Verfahren. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Halbzeug aus mindestens 2 übereinander angeordneten Metallblechen dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bleche zumindest am Rand stoffschlüssig miteinander verfügt sind. Die Verfügung der Bleche liegt erfindungsgemäß schon vor dem Stanzen vor.
Ein gestanztes Halbzeug im Sinne der Erfindung ist ein Halbzeug welches unmittelbar ohne weiteren Arbeitsschritt aus einem Stanzprozess hervorgeht. Als Stanzen wird ein Trennverfahren, insbesondere Scherschneiden bezeichnet, welches mittels Stempel und Matrize durchgeführt wird, gegebenenfalls sind weitere Hilfsmittel wie zum Beispiel Halter, Abstreifer etc. einzusetzen, die jedoch nicht unmittelbar in den Trennvorgang des Blechs eingreifen.
Wesentlich für die erfindungsgemäßen, gestanzten Halbzeuge ist, dass diese einen komplizierten Umriss aufweisen, wie oben beschrieben und/oder eine Fläche wie oben beschrieben.
In dem gestanzten Halbzeug sind die mindestens 2 übereinander angeordneten Bleche im Bereich des gestanzten Randes stoffschlüssig miteinander verfügt. In einer Alternative beträgt die Verfügung auf der einander zugewandten Seite der Bleche ausgehend vom Stanzrand mindestens 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, bevorzugt 10 mm, 20 mm oder mehr. In einer Alternative sind die mindestens 2 Bleche innerhalb des Umrisses zusätzlich punktuell oder lokal, also flächig miteinander verfügt.
In einer Ausführung weist jedes der übereinander angeordneten Bleche eine Dicke von jeweils mindestens oder jeweils im Wesentlichen genau 0,05 mm, bevorzugt 0,1 mm, besonders bevorzugt 0,2 mm, 0,25 mm, 0,27 mm, insbesondere 0,3 mm, 0,32 mm, 0,35 mm, 0,4 mm, oder 0,5 mm auf und maximal 1,5 mm, bevorzugt 1 mm, besonders bevorzugt 0,75 mm, insbesondere 0,65 mm auf.
In einer Alternative weist das Halbzeug übereinander angeordnete Bleche unterschiedlicher Dicke auf, in einer weiteren Alternative weisen mindestens 2 Bleche dieselbe Dicke auf.
In einer weiteren Ausführung sind die beiden Bleche wie oben beschrieben mittels einer Kunststoffschicht miteinander stoffschlüssig verfügt. Dabei werden die Kunststoffe ausgewählt aus Duroplasten, Elastomeren und/oder Thermoplasten. In einer Alternative werden als Kunststoffschicht viskoelastische Polymere verwendet. In einer weiteren Alternative sind die Bleche nicht miteinander verschweißt.
Eine weitere Ausführung betrifft die Halbzeuge mit einer Kunststoffschicht von einer Dicke von mindestens 2 pm, bevorzugt mindestens 3 pm, besonders bevorzugt mindestens 4 pm, insbesondere mindestens 4,5 pm und von maximal 50 pm, bevorzugt maximal 20 pm, besonders bevorzugt maximal 10 pm, 8 pm, insbesondere maximal 7,5 pm.
Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrifft ein Halbzeug aus mindestens 2 übereinander angeordneten Blechen, wobei die Stanzkanten der mindestens 2 Bleche unterschiedliches Verhältnisse des Schnitt- zu Bruchanteils aufweisen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis des Schnitt- zu Bruchanteil in der jeweiligen Stanzkante im oberen Blech größer als im unteren Blech.
Bevorzugt weist das untere Blech ein Bruchanteil von mindestens 30%, 40%, 50 %, 52 %, 54 %, 56 %, 58 %, bevorzugt besonders bevorzugt 60 %, 61 %, 62 %, 63 %, 64 %, insbesondere 65 %, 66 %, 67 %, 68 %, 69 %, 70 %, 71 %, 72 %, 73 %, 74 %, 75 % oder mehr auf. Das Verhältnis von Schnitt- zu Bruchanteil wird dadurch bestimmt, dass an der Stanzkante die Höhe des Schnittbereich und die Höhe des Bruchbereichs auf Basis der Kornbeschädigung zum Beispiel mittels Mikroskop bestimmt wird und zueinander ins Verhältnis gesetzt wird. In einer Alternative weist das Halbzeug genau 2 übereinander angeordnete und miteinander stoffschlüssig verfügte Bleche auf.
In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist als Blech in dem Halbzeug Elektroblech, also sogenanntes Elektroband. In einer Alternative handelt es sich um nicht kornorientierte Elektrobänder.
Das erfindungsgemäße Halbzeug und das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbzeug weisen in einer Alternative einseitig oder beidseitig eine Isolationsschicht auf.
In einer Ausführung des Verfahrens wird für das mehrlagige Ausgangsmaterial enthaltend mindestens zwei Bleche, dasselbe Stanzwerkzeug verwendet wie für ein einlagiges, monolithisches, einzelnes Blech mit einer Dicke, die gleich der Dicke eines der Bleche des mehrlagigen Ausgangsmaterials ist. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren mit schon vorhandenen Werkzeugen ohne, oder nur mit geringfügigen Änderungen ausgeführt werden und nahtlos in eine bestehende Prozessfolge integriert werden.
Durch das vorliegende Verfahren können mit derselben Anzahl von Stanzschritten mindestens doppelt so viele gestanzte Metallbleche hergestellt werden im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren. Dies führt zu einer weitaus effektiveren Nutzung der Werkzeuge, da sich der Schnittbereich bzw. Schnittanteil im Vergleich zum Stanzen einzelner Blechen nicht oder nur gering verändert. Außerdem wird die Anzahl der Stanzschritte sowie die Anzahl der manuellen Schritte bei nachgelagerten Prozessschritten wie z.B. Lamellenhandling oder -bearbeitung, Reinigung, Beschichtung, Paketierung verringert.
Das erfindungsgemäße Halbzeug und das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbzeug kann übereinander zu Stapeln angeordnet werden und miteinander verfügt werden. Hierzu werden die dem Fachmann bekannten Fügeverfahren eingesetzt, wie zum Beispiel Kleben, Schweißen oder Stanzpakettieren. Insbesondere für die Verwendung der Stapel als Rotor oder Stator von Elektromotoren oder in einem Generator wird Stanzpakettieren eingesetzt. Auch hier bieten die mehrlagigen erfindungsgemäßen Halbzeuge Vorteile gegenüber den einlagigen. Auch beim Stanzpakettieren wird die Anzahl der Prozessschritte entsprechend der Anzahl der Lagen des Halbzeugs reduziert. Somit ergeben sich ebenfalls positive Effekte bezüglich der Nutzung der Werkzeuge. Das erfindungsgemäße Halbzeug und das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbzeug in welchem die mindestens zwei Metallbleche Elektrobänder sind, wird im Stapel bzw. Paket in Elektromotoren und/oder Generatoren eingesetzt.
Im Sinne der Erfindung können auch Kombinationen der oben beschriebenen Ausführungen und Alternativen eingesetzt werden.
Beispiel
Für das Beispiel wurden einzelne Bleche mit einer Dicke von 0,3 mm als Vergleich gestanzt. Außerdem wurden Bleche, die über eine Kunststoffschicht stoffschlüssig miteinander verfügt waren, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit denselben Werkzeugen wie die einzelnen Bleche gestanzt. Das Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren wies Bleche mit einer Dicke von ebenfalls 0,3 mm auf und einer Kunststoffschicht von 6 pm. Die gestanzten Halbzeuge wurden jeweils übereinandergelegt und mikroskopisch untersucht. Das Ergebnis ist in Fig. 1 dargestellt.
Ein Stapel einzeln gestanzter Bleche ist auf der linken Seite sehen. Zwei nach dem Stanzen übereinander angeordnete Bleche sind mit Klammern auf der linken Seite markiert. Auf der rechten Seite sind übereinandergestapelte erfindungsgemäße Halbzeuge dargestellt. Eines davon ist auf der rechten Seite mit einer Klammer markiert.
Die hellen Bereiche zeigen den Schnittbereich, bzw. Schnittanteil, die dunklen Bereiche den Bruchbereich, bzw. Bruchanteil. Deutlich erkennbar ist, dass der Bruchanteil auf der rechten Seite, dem erfindungsgemäß hergestellten Halbzeug im unteren Blech deutlich größer als im oberen Blech ist. Der Schnittbereich im unteren Blech ist am unteren Rand des unteren Blechs angeordnet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Stanzen von mindestens 2 übereinander angeordneten, Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügten Metallblechen in einem Stanzschritt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsmaterial zur Verfügung gestellt wird, bei dem die Bleche zumindest punktuell Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verfügt sind und ein Stanzen der mindestens 2 übereinander angeordneten Metallbleche in einem Stanzschritt mittels Stempel und Matrize erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche eine Dicke von jeweils mindestens 0,05 mm und maximal 1,5 mm aufweisen.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens 2 Bleche mittels einer Kunststoffschicht miteinander stoffschlüssig verfügt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht eine Dicke von mindestens 2 pm und von maximal 50 pm aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Bleche unterschiedliche Stanzkanten bezüglich des Schnitt- zu Bruchanteils aufweisen.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Schnitt-zu Bruchanteils im oberen Blech größer als im unteren Blech ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens 2 übereinander angeordneten Metallbleche Elektrobleche sind.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens 2 Bleche mindestens lokal stoffschlüssig miteinander verfügt sind.
9. Gestanztes Halbzeug aus mindestens 2 übereinander angeordneten Metallblechen hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Gestanztes Halbzeug aus mindestens 2 übereinander angeordneten Metallblechen dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei gestanzten Bleche zumindest am Rand stoff und/oder formschlüssig miteinander verfügt sind.
11. Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche eine Dicke von jeweils mindestens 0,05 mm und maximal 1,5 mm aufweisen.
12. Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens 2 Bleche mittels einer Kunststoffschicht stoffschlüssig miteinander verfügt sind.
13. Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht eine Dicke von mindestens 2 pm und von maximal 50 pm aufweist.
14. Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Bleche unterschiedliche Stanzkanten bezüglich des Schnitt-zu Bruchanteils aufweisen.
15. Halbzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens 2 übereinander angeordneten Metallbleche Elektrobleche sind.
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