Beim Feinschneiden von hochfestem Stahl gelangen Schneidstempel aus pulvermetallurgischen
Schnellarbeitsstählen (PM-HSS) an die Grenze der Druckfestigkeit. Die hohe
Schneidkantenbelastung führt zu gesteigertem Verschleiß der häufige Werkzeuginstandsetzungen
erfordert. Ein Werkstoff mit einer hohen Druckfestigkeit für das verschleißarme Feinschneiden
von hochfestem Stahl ist Hartmetall. In bisherigen Anwendungen von Hartmetallstempeln treten
jedoch Stempelbrüche in der Abstreifphase auf. Die Ursache liegt darin dass der sprödharte
Werkstoff Hartmetall beim Abstreifen des Stanzgitters nach dem Schneidvorgang eine Zug- und
Biegebelastung erfährt die zu großflächigem Chipping oder dem Abreißen der Stirnfläche führt.
Die Wechselwirkungen zwischen der elastischen Rückfederung der Schnittfläche den
Schnittflächenmerkmalen der Steifigkeit des Stanzgitters und der mechanischen Belastung des
Schneidstempels sind hierbei noch größtenteils unerforscht. Die Wechselwirkungen zwischen dem
Stanzgitter und dem Schneidstempel in der Abstreifphase wurden untersucht um
verständnisbasierte Maßnahmen für die Reduktion oder Kompensation des mechanischen
Belastungskollektivs des Schneidstempels abzuleiten. In einem ersten Schritt wurde die
Entstehung von Schnittflächenmerkmalen in der Schneidphase erforscht. Der Spannungszustand
wurde dazu experimentell variiert und mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) analysiert.
Anschließend wurden Wechselwirkungen zwischen Schnittflächenmerkmalen und der mechanischen
Belastung des Schneidstempels in der Abstreifphase numerisch mit der FEM untersucht. Es wurde
gezeigt dass Kanteneinzug und eine Stempelneigung durch einen Verkantungseffekt hohe
Spannungen im Schneidstempel hervorrufen. Darauf aufbauend wurden die Wechselwirkungen in der
Abstreifphase unter den Randbedingungen des verschachtelten Feinschneidens mit mehreren
Kavitäten experimentell und numerisch untersucht. Anhand eines Stempelbruchs wurde der
Belastungsfall rekonstruiert der zu einer Überlastung geführt hat. In einem vierten Schritt
wurde ein modifiziertes Feinschneidwerkzeug konstruiert und in einem Validierungsversuch von
10.000 Feinschneidhüben mit hochfestem Stahl angewendet. An einem Hartmetallstempel wurde
nahezu kein Verschleiß beobachtet. Ein PM-HSS-Stempel als Referenz wies hingegen deutliche
Verschleißmerkmale auf. Durch die Einsparung von Zeiten für die Werkzeuginstandsetzung ist es
dadurch möglich die Herstellkosten um über 50 % zu senken.