Dieser Leitfaden setzt an, wenn der Blechwerkstoff für das Stanzteil feststeht. Er zeigt, wie der Werkstoff das Werkzeug und die Arbeitsfolge beeinflusst. Welcher Stahl für Stempel und Matrize gewählt wird, ist eine eigene Frage. Eine Werkstoffgruppe allein ist zu ungenau: geglühter und halbharter 304 oder zwei Zustände einer Aluminiumlegierung können unterschiedliche Versuche erfordern. [5][7]

Der Vergleich folgt einer Kette: Blecheigenschaft und Lieferzustand → mögliches Versagen → veränderbares Werkzeugmerkmal → messbares Ergebnis. Die Tabelle dient der Prüfung und ist kein allgemeingültiges Einstellblatt.

Welche Eingaben müssen vor dem Werkzeugvergleich feststehen?

Dokumentieren Sie Sorte und Norm, Liefer- oder Festigkeitszustand, Nenn- und Ist-Dicke, Oberfläche oder Beschichtung, Walzrichtung und vorgesehene Arbeitsgänge. Kennzeichnen Sie Schnittkanten, die später gedehnt oder gebogen werden, Sicht- und elektrische Kontaktflächen sowie Maße, die am entnommenen Bauteil zu prüfen sind. Geplante Stückzahl und Wartungsintervall sind ebenfalls wichtig, legen den Schneidspalt aber nicht allein fest. [1][2][5][7]

Vergleichen Sie zwei Bleche bei gleicher Teilegeometrie und gleichen Abnahmekriterien. Ändern sich auch Dicke oder geforderte Festigkeit, berechnen Sie die Presskraft neu und prüfen Sie Abstreifer, Führung, Abstützung und Werkzeugdurchbiegung, bevor Sie sich auf frühere Versuche verlassen. WorldAutoSteel beschreibt, dass Blechfestigkeit, Dicke und Oberfläche zusammen mit Werkzeugoberfläche und Schmierung den Verschleiß beeinflussen. [1]

Werkstoffvergleich: Welche Werkzeugentscheidungen ändern sich zuerst?

Die Tabelle enthält erste Prüffragen für das Kaltumformen. Sorte, Lieferzustand, Dicke und Arbeitsgang können Erwartungen an eine Werkstoffgruppe verändern. Hochfestes Aluminium lässt sich beispielsweise nicht zwangsläufig wie geglühtes Aluminium umformen. [7]

Blechwerkstoff, Werkzeugentscheidung und Ergebnis des Versuchs
Werkstoff und mögliches ProblemZu prüfende Werkzeug- oder ProzessentscheidungPrüfung im seriennahen Versuch
Weicher oder tiefziehgeeigneter Stahl: Vergleichsbasis, aber Beschichtung und Ziehfähigkeit variierenStimmen Sie Schneidspalt, Ziehradius und Niederhalterkraft auf die tatsächliche Sorte und Beschichtung ab. Behalten Sie eine bewährte Einstellung nur bei, wenn das neue Blech zu diesen Bedingungen passt. [1][4]Loch- und Platinenkante, Materialeinzug am Flansch, Falten und entnommene Bauteilform
Hochfester Stahl (AHSS): höhere Kraft, Rückfederung und Risiko von SchnittkantenrissenPrüfen Sie die Abstützung von Stempel und Matrize, Schneidspalt, Kantenaufbereitung, Biegeradius und Kompensation. Bewerten Sie einen gedehnten Flansch nicht nur nach der Grathöhe. [1][2][3]Kantenrisse nach dem Umformen, Rückfederungsverteilung, Verschleiß und Presskraftverlauf
Austenitischer Edelstahl: Kaltverfestigung, Materialanhaftung und Rückfederung hängen von Sorte und Zustand abPrüfen Sie Kontaktflächen des Werkzeugs, Schmierung, Schnittkante, Biegekraft und versuchsweise Überbiegung. Übernehmen Sie Einstellungen für Kohlenstoffstahl nicht unverändert. [5]Riefen und Anhaftungen, Schnittkantenrisse, Biegewinkel am entnommenen Teil und Oberfläche
Aluminiumblech: Materialfluss, Zipfelbildung und Rückfederung hängen von Legierung, Zustand und Walzrichtung abErproben Sie Stempel- und Matrizenradien, Niederhalterkraft, Platinenlage sowie die Kombination aus Oberfläche und Schmierstoff am vorgegebenen Blech. [6][7]Zipfelprofil, Wanddickenabnahme, Falten, Oberflächenspuren und entnommene Geometrie
Kupferlegierungsband für Kontakte oder Federn: Funktion hängt von Legierung und Lieferzustand abKennzeichnen Sie Kontaktflächen und Gratrichtung. Prüfen Sie kleine Konturen und die geformte Federgeometrie am spezifizierten Band statt mit einer pauschalen „Kupfer“-Einstellung. [9]Kontaktflächenzustand, Grat, Passung und Federgeometrie nach der Entnahme

Die Tabelle ordnet die fünf Gruppen nicht nach Stanzbarkeit. Die Aluminiumstudie untersuchte Becher aus AA1050 und AA1100; die Edelstahlrichtlinie unterscheidet geglühte und kaltverfestigte Zustände. Keine der Quellen gibt für jede Sorte einen festen Radius oder eine feste Kraft vor. [5][6]

Lochen und Stanzen: Warum passt ein Schneidspalt nicht zu jedem Blech?

Der einseitige Schneidspalt beim Lochen ist der Abstand zwischen den Schneidkanten von Stempel und Matrize auf einer Seite. Für ein rundes Loch gilt c = (Durchmesser der Matrizenöffnung − Stempeldurchmesser) ÷ 2. Bei 10,00 mm Stempel- und 10,12 mm Matrizenöffnungsdurchmesser ergibt sich c = 0,06 mm je Seite, also 6 % eines 1,00 mm dicken Blechs. Das ist ein Geometriebeispiel und keine Empfehlung für einen Werkstoff. Der tatsächliche Spalt wird anhand von Schnittkante, Werkzeugbelastung, Verschleiß und Folgeschritt erprobt. [2][8]

Wird eine Schnittkante später aufgeweitet oder zu einem Flansch umgeformt, reicht die Gratprüfung nicht aus. Laut WorldAutoSteel verfestigt und schädigt mechanisches Schneiden die Kante. Bei einigen AHSS-Sorten kann ein lokaler Kantenriss auftreten, bevor eine globale Formgrenze das Problem anzeigt. Vergleichen Sie Schnittflächenzonen, Gratrichtung und spätere Risse unter seriennahen Schneidbedingungen. [2]

Eine veröffentlichte Lochstudie mit Folgeverbundwerkzeug untersuchte 1,6 mm dicke unbeschichtete hochfeste Stähle, einen DC53-Stempel, bestimmte Beschichtungen und schräg gestelltes Blech. Ein Wechsel des einseitigen Spalts von 3 %t auf 6 %t verlängerte unter diesen Bedingungen die bis zur Materialanhaftung bestimmte Stempelstandzeit. Die Werte sind keine allgemeine Vorgabe: Auch die Blechfestigkeit variierte, und es galt ein spezifisches Versagenskriterium. [8]

Edelstahl kann an der Scherkante kaltverfestigen. Der SSINA-Leitfaden weist darauf hin, dass dort beim anschließenden Biegen ein Riss beginnen kann. Prüfen Sie Schärfe und Kantenbearbeitung, wenn eine Schnittkante in den Biegebereich fällt. Bei Kupferkontakten ist zu kennzeichnen, auf welcher Seite ein Grat das Fügen oder die Montage beeinflusst. [5][9]

Biegen: Die entlastete Bauteilform ausgleichen, nicht nur den Winkel im Werkzeug

Rückfederung ist die elastische Erholung nach der Entnahme aus dem Werkzeug. Bei vergleichbarer Stahlgeometrie nimmt sie mit höherer Fließspannung nach der Umformung meist zu. Ein AHSS-Bauteil kann daher eine andere Überbiegung, Nachkalibrierung oder Arbeitsfolge benötigen als eines aus weichem Stahl. Prüfen Sie zuerst das freie Bauteil gegen die Zeichnung, ändern Sie dann das Werkzeug und messen Sie erneut. [3]

Sorte und Kaltverfestigungszustand des Edelstahls beeinflussen Biegekraft und Rückfederung; geglühtes austenitisches Blech ist nicht mit halb hartem Blech gleichzusetzen. Eine Biegestudie an plattiertem AW-2024 mit 1,0 und 2,0 mm Dicke zeigte, dass der Plattierungsanteil und das gewählte Modell die Vorhersage von Kraft und Rückfederung verändern. Daraus folgt kein Kompensationswinkel für andere Aluminiumlegierungen; das gelieferte Blech ist zu prüfen. [5][7]

Biegeradius und Orientierung sind sowohl im Hinblick auf Risse als auch auf Rückfederung zu wählen. Ein kleinerer Radius kann in einem Fall die Rückfederung verringern, aber die Dehnung der Außenfaser erhöhen. Der zulässige Radius ergibt sich aus Sorte, Dicke und Biegeversuch am tatsächlichen Material. Liegt eine gelochte oder beschnittene Kante auf der Zugseite, prüfen Sie sie nach dem Biegen. [2][5]

Tiefziehen: Den Materialfluss vor Falten und Rissen einstellen

Beim Tiefziehen fließt das Blech vom Flansch über den Matrizenradius nach innen. Niederhalterkraft und Ziehsicken bremsen diesen Einzug: Zu wenig Rückhaltung begünstigt Falten, zu viel kann Ausdünnung oder Risse verursachen. Radius und Schmierung beeinflussen den Materialfluss ebenfalls. WorldAutoSteel beschreibt diesen Zusammenhang für Stahlbleche; ein Niederhalterwert lässt sich damit nicht auf Edelstahl oder Aluminium übertragen. [4]

In einer numerischen Studie zu zylindrischen Bechern aus AA1050 und AA1100 veränderten Stempel- und Matrizenradien das vorhergesagte Zipfelprofil; die Legierungen reagierten unterschiedlich. Die Autoren validierten ihr Modell innerhalb dieser Untersuchung für bestimmte Aluminiumbleche. Die dort bevorzugten Radien sind keine allgemeinen Werkzeugmaße. Prüfen Sie Zipfel, Wanddickenabnahme und Beschnittzugabe mit tatsächlicher Walzrichtung, Platinenform und Lieferzustand. [6]

Bevor eine Matrize wegen Kratzern poliert oder beschichtet wird, klären Sie, ob Materialanhaftung, zu wenig Schmierung, zu hohe Rückhaltung oder ein verschlissener Kontaktradius die Ursache ist. Ändern Sie jeweils nur eine kontrollierte Größe und prüfen Sie Bauteil und Werkzeugfläche. Werkzeugwerkstoff, Oberfläche, Beschichtung und Schmierstoff sind gemeinsam zu bewerten. [1][5]

Wie wird ein Werkstoffwechsel erprobt und freigegeben?

Ein wiederholbarer Werkzeugversuch macht den Vergleich für Einkauf und Werkzeugbau nachvollziehbar:

  1. Fixieren Sie Zeichnung, Funktionsflächen und Abnahmekriterien. Erfassen Sie für altes und neues Blech Sorte, Zustand, Dicke, Beschichtung und Walzrichtung.
  2. Halten Sie die geplanten Änderungen je Arbeitsgang fest: Schneidspalt und Kante, Biegeradius oder Überbiegung, Ziehradius, Niederhalterkraft, Kontaktfläche und Schmierstoff.
  3. Prüfen Sie seriennahes Material und das entnommene Bauteil: Maße, Kante und Gratseite, Risse nach Folgeumformung, Falten, Ausdünnung, Oberflächenspuren sowie bei Bedarf Kontakt- oder Federfunktion.
  4. Dokumentieren Sie Stempel- und Matrizenzustand sowie die Zahl der Gutteile im Versuch. Klären Sie bei Ergebnisänderungen, welche Blech- oder Werkzeuggröße geändert wurde, bevor Sie die Serie freigeben. [1][2][8]

Sie können mit einer Zeichnung, Skizze oder einem Bauteilfoto beginnen. Nennen Sie den bekannten Werkstoff und die Funktion des Teils; noch offene Angaben zu Sorte, Zustand, Stückzahl oder Arbeitsgang kennzeichnen Sie als „zu klären“. Daraus kann der Werkzeugbau einen werkstoffbezogenen Versuchsplan ableiten.