Die Hauptursachen für Fehler beim Tiefziehen, die beim Tiefziehen von Metallteilen auftreten können, hängen mit den Werkzeugparametern und deren Schmierung zusammen, aber auch mit den Eigenschaften der verwendeten Materialien.
Dieser Artikel hilft Ihnen, Ihre Werkzeuge und Materialien zu kontrollieren, um potenzielle Nichtkonformitäten Ihrer durch Tiefziehverfahren geformten Teile besser zu vermeiden.
Um schwerwiegende Fehler wie Falten, Verzug, Bruch, Einschnürung und Verformung zu vermeiden, ist es möglich, diese zu antizipieren, indem man direkt auf diese drei häufigen Ursachen für Nichtkonformitäten einwirkt, die bei der Anwendung der Tiefziehtechnik auftreten.
Die Werkzeugparameter als Fehlerursache beim Tiefziehen
Die Parameter des Niederhalters, des Stempels und der Matrize gehören zu den wahrscheinlichsten Ursachen für die Faltenbildung beim Tiefziehen.
Die Geometrie (oder Positionierung) des Niederhalters einer Tiefziehpresse, aber auch dessen Druck, spielen eine entscheidende Rolle für die korrekte Herstellung der zu formenden Teile. Ein häufiger Fehler sind Falten, unerwünschte Wellen, die sich am Flansch oder an den Rändern eines Tiefziehteils bilden. Um das Falten des Teils infolge eines Schrumpfeffekts zu vermeiden, übt der Niederhalter einen Spanndruck auf die Oberflächen des Metallblechs (Platine) aus. Wenn der Niederhalterdruck jedoch zu stark ist, können ebenfalls Falten entstehen. Um dies zu verhindern, muss die während des Stempelhubs ausgeübte Niederhalterkraft die Verformungsfähigkeiten des Metalls berücksichtigen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Parameter des Niederhalters nach dem Auftreten von Falten an den Teilen überprüft werden müssen. Darüber hinaus ist das Reißen ein weiterer Fehler, der durch das Vorhandensein kleiner Risse am Tiefziehteil gekennzeichnet ist. Wenn der Kantenradius der Matrize unzureichend ist, aber auch der Spalt zwischen Stempel und Matrize, kann es zu einem Reißen des Metalls kommen.
Auch wenn es offensichtlich erscheinen mag, ist es nützlich zu erwähnen, dass je komplexer ein Tiefziehwerkzeug ist, desto größer die Fehlermöglichkeiten werden, aufgrund der zuvor genannten heiklen Parameter, in die sich Nichtkonformitäten einschleichen können.
Die Schmierung der Werkzeuge als Fehlerursache beim Tiefziehen
Die Schmierung dient dazu, den Werkzeugverschleiß zu reduzieren. Sie ermöglicht es dem Material, beim Tiefziehen leicht und gleichmäßig zwischen Niederhalter und Matrize zu gleiten. Typische Schmierstoffe sind Mineralöle, die insbesondere Schmalzöl enthalten. Die Viskosität und die Menge des Schmalzöls sind wesentliche Parameter, die zu kennen sind.
Die Schmierung der Werkzeuge beim Tiefziehen ist ein Mittel zur Vermeidung von Fehlern wie Kratzern. Tatsächlich kann, wenn die Prozessschmierung nicht ausreichend ist (Art oder Menge), ein Reibungseffekt auftreten, der zu Oberflächenkratzern an den Teilen führt. Auch Fresserscheinungen und ein beschleunigter Werkzeugverschleiß (oder Ermüdung) können auftreten. Darüber hinaus treten Oberflächenkratzer auf, wenn die Oberflächen von Stempel und Matrize rau sind.
Die Eigenschaften der zu formenden Materialien als Fehlerquellen beim Tiefziehen
Die Materialeigenschaften können die Qualität der Tiefziehteile beeinflussen.
Die beim Tiefziehen verwendeten metallischen Stähle sind: Eisen, Stähle und Gusseisen.
Der Kohlenstoffgehalt – mehr oder weniger weich, von <0,05 % bis 5 % reichend – beeinflusst kritische mechanische Eigenschaften für die Umformbarkeit der Teile wie Elastizität, Duktilität und Anisotropie.
Andere mechanische Eigenschaften von Stählen können durch die Zugabe anderer Metalle beeinflusst werden, wie z.B. Mangan (erhöht die Elastizität), Nickel (erhöht die Schlagfestigkeit) oder Vanadium (erhöht die Verschleiß- und Verformungsbeständigkeit).
Die Elastizität der Materialien beim Tiefziehen
Zum Beispiel ermöglichen gängige Stähle, den Kompromiss zwischen Umformbarkeit und Festigkeit zu verbessern. Mit diesen Metallarten können komplexe Formen realisiert werden. Je widerstandsfähiger ein Material ist, desto größer ist jedoch die Wahrscheinlichkeit, dass das Phänomen der elastischen Rückfederung auftritt. Es ist daher wichtig, die Streckgrenze (Re) des Metalls zu kennen.
Umgekehrt, wie bereits erwähnt, ist das Reißen ein Fehler, der durch das Vorhandensein kleiner Risse am Tiefziehteil gekennzeichnet ist; dieser hängt auch mit der Elastizität des verwendeten Metalls zusammen.
Die Duktilität der Tiefziehwerkstoffe
Die Duktilität eines Materials definiert seine Fähigkeit, sich leicht verformen oder dehnen zu lassen; das heißt, es ist in der Lage, eine irreversible Verformung zu erfahren. Für diese Eigenschaft wird die Formbarkeit des Tiefziehwerkstoffs gemessen.
Es ist zu beachten, dass Beschädigungen der Hauptfaktor sind, der die Duktilität in massiven Produkten begrenzt.
Die Anisotropie der Tiefziehwerkstoffe
Die Anisotropie eines Teils beschreibt die richtungsabhängigen Eigenschaften; die je nach Ausrichtung unterschiedliche Merkmale aufweisen kann.
Je nach Anisotropie des Metalls können sich am oberen Rand des Tiefziehteils Ohren bilden. Es ist daher ratsam, die Ausrichtung des Zuschnitts und die Walzrichtung zu überprüfen, um die Anisotropie zu bestimmen.
