Tiefziehen einer Stahlschale
Wir haben soeben für einen neuen Kunden ein Werkzeug entwickelt, das die Herstellung von tiefgezogenen Schalen aus gebeiztem Stahl ermöglicht.
Dazu sind wir vom funktionalen Bedarf des Kunden ausgegangen, um eine Geometrie des Tiefziehteils vorzuschlagen, die ihren Erwartungen entspricht.
Angesichts des begrenzten Volumens des Tiefziehbedarfs mussten wir gemeinsam eine Form definieren, die in einem einzigen Hub auf einer mechanischen Presse geformt werden kann.
Stahlauswahl für das Tiefziehen
Das Lastenheft spezifizierte einen Stahl, der schweißbar und feuerverzinkbar ist. Dafür haben wir einen für die Feuerverzinkung der Klasse 1 geeigneten Stahl ausgewählt. Diese Stahlklasse ermöglicht ein ausgezeichnetes Aussehen und eine sehr gute Beständigkeit der Beschichtung mit der homogensten Abscheidung der Feuerverzinkung. Mit einem Siliziumgehalt von kleiner oder gleich 0,030 und einem Silizium +2,5 Blei-Wert von kleiner oder gleich 0,090 erzielen wir die besten Ergebnisse in Bezug auf Schutz, Aussehen und Einhaltung der Norm NF EN ISO 1461.
Angesichts der Stahleigenschaften für die vorgesehene Anwendung und den Zielpreis haben wir unser gesamtes Tiefzieh-Know-how eingesetzt, um das Teil aus einem Stahl herzustellen, der nicht unbedingt am einfachsten zu tiefziehen ist.
Tatsächlich haben wir uns entschieden, bei Standardstählen vom Typ DD11 oder gemäß EN 10027-2 der Bezeichnung 1.0332 zu bleiben. Dieser Stahl mit einer Dicke von 3 mm hat eine Dehnung A80% von 28 mm, eine Streckgrenze Re von 170 bis 360 N/mm² und eine Zugfestigkeit Rm von maximal 440 N/mm².
Andere, wesentlich teurere Stähle wären mit höheren Dehnungen vom Typ DD13 oder DD14, die einen Dehnungskoeffizienten von 33 bzw. 36 für ein 3 mm Blech aufweisen, viel einfacher zu tiefziehen gewesen. Dennoch sind wir bei Kuchly stets bestrebt, zu optimieren, um Kosten und Lieferzeiten für den Kunden zu reduzieren.
Funktionsweise des Tiefziehwerkzeugs
Die Schwierigkeit bei einem Tiefziehwerkzeug besteht darin, das Teil zu formen, ohne Falten im Blech zu erzeugen, die mit einer hohen Spannungskonzentration an bestimmten Stellen des Metallteils verbunden wären.
Um dieses Phänomen zu vermeiden, haben wir das Werkzeug mit einem Niederhalter ausgestattet und leistungsstarke Federn eingesetzt, die einen Anpressdruck von etwa 6 Tonnen ermöglichen, unter Berücksichtigung der Dicke des zu tiefziehenden Blechs. Der Niederhalter ermöglicht es, während die Verformung fortschreitet, das Gleiten des Blechs zu kontrollieren, bis der Formboden erreicht ist, der die verschiedenen Falten markiert. In das Werkzeug haben wir zwei Kreismesser integriert, die das Teil ausschneiden, sobald der untere Totpunkt der Presse erreicht ist.
Die gesamte Konstruktion und Fertigung dieser Teile erfolgt in unserer Werkzeugbauabteilung bei Kuchly.
Härten der Tiefziehelemente
Für Tiefziehwerkzeuge und Presswerkzeuge für die Industrie verwenden wir häufig den Stahl Z160 oder NF EN 10027-1/11-92: X 160 Cr Mo V 12. Seine chemische Zusammensetzung: enthält durchschnittlich 12 % Chrom, 1,55 % Kohlenstoff (C), 11,8 % Chrom (Cr), 0,75 % Molybdän (Mo) und 0,9 % Vanadium (V).
Bei unserem Streben nach hoher Zähigkeit (Härte ca. 53/56 HRC) führen wir eine langsame Erwärmung (mit Homogenisierung bei 750 °C) für eine Austenitisierung bei 1030/1040 °C durch, um von einer kubisch-raumzentrierten Kristallstruktur zu einer kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur überzugehen, mit dem thermischen Schock, der durch Eintauchen des Teils in Öl erzielt wird. Um die Sprödigkeit zu reduzieren, führen wir zwei Anlassvorgänge bei einer Temperatur von etwa 520 °C – 540 °C durch.
Nach dem Härten aller Teile werden diese sandgestrahlt, um sie zu reinigen und das Schärfen und Anpassen der tiefgezogenen Teile zu ermöglichen.
