1.Was sind die wesentlichen Faktoren?
Übermäßige Materialfestigkeit: Mit der Entwicklung leichter Automobile wird die Verwendung von ultra-hochfestem-Stahl (z. B. hochfestem Stahl der dritten-Generation) immer weiter verbreitet. Diese Materialien weisen eine extrem hohe Festigkeit auf und erzeugen beim Kaltprägen enorme Reibungsspannungen und Anpressdrücke auf der Matrizenoberfläche, was zu einer dramatischen Beschleunigung des Matrizenverschleißes führt.
Oberflächenreinheit und Klebstoffe: Wenn harte Verunreinigungen wie Eisenpulver, Oxidzunder oder Sandpartikel an der Oberfläche des kaltgewalzten Coils haften, wirken diese harten Partikel beim Stanzen wie Schleifmittel und verursachen starken abrasiven Verschleiß zwischen der Matrize und dem Blech, wodurch die Matrizenoberfläche direkt zerkratzt wird.
Materialdickenabweichung: Wenn die Blechdicke erheblich schwankt (insbesondere negative Abweichungen), kann das tatsächliche Stanzspiel den angemessenen Bereich überschreiten, was zu übermäßig großen Graten führt. Diese Grate wiederum verstärken den Werkzeugverschleiß.
2.Welche Faktoren hängen mit dem Formendesign zusammen?
Unzureichende Formhärte und Verschleißfestigkeit: Wenn die Härte der Arbeitsteile der Form zu gering ist, ist die Verschleißfestigkeit naturgemäß schlecht. In einem Fall wurde beispielsweise festgestellt, dass die Verschleißfestigkeit um 40 % abnimmt, wenn die Oberflächenhärteschicht unter HRC 50 liegt. Durch die Wahl eines hochwertigeren Formmaterials (z. B. pulvermetallurgischer Stahl ASP-23) oder die Erhöhung der Härte wichtiger Teile auf 58–62 HRC kann dies effektiv verbessert werden.
3.Welche Folgen hat eine unsachgemäße Gestaltung und Freigabe der Form?
Zu kleines oder zu großes Spiel: Wenn das Schneidspiel den angemessenen Bereich für die Materialstärke überschreitet (normalerweise 8–12 %), führt dies nicht nur zu einer abnormalen Schneidkraft, sondern auch zu einem abnormalen Verschleiß der Schneidkante. Ein zu kleines Spiel verstärkt die Extrusion; Ein zu großer Abstand führt zu übermäßiger Gratbildung, die wiederum die Matrize beschädigt.
Spannungskonzentration im Design: Scharfe Ecken oder zu kleine Übergangskehlradien in der Matrizenform führen zu einer lokalen Spannungskonzentration, die nicht nur leicht zu Rissen führt, sondern auch den Verschleiß in diesem Bereich beschleunigt.
4.Welche Folgen hat eine unzureichende Oberflächenbehandlung der Form?
Unabhängig davon, wie gut das Matrizensubstratmaterial ist, ist es ohne geeignete Oberflächenbehandlung (z. B. Nitrieren, PVD-Beschichtung, TD-Beschichtung usw.) schwierig, der starken Reibung beim Stanzen von hochfestem Stahl zu widerstehen. Beispielsweise handelt es sich bei der HKS-G-Technologie von Kobe Steel um eine Oberflächenmodifizierungsbehandlungstechnologie, die speziell zur Lösung des Problems des Gesenkverschleißes beim Stanzen hochfester Stähle entwickelt wurde. Toolox-Materialien erfordern außerdem eine entsprechende Oberflächennitrierungsbehandlung, um eine hervorragende Verschleißfestigkeit zu erreichen.
5.Was sind die Prozessfaktoren?
Schlechte Schmierung: Dies ist eine der häufigsten Ursachen für Werkzeugverschleiß. Das Schmiermittel isoliert wirksam den direkten Kontakt zwischen Form und Blech und leitet Reibungswärme ab. Wenn das Schmiermittel falsch ausgewählt, ungleichmäßig oder unzureichend aufgetragen wird, steigt der Reibungskoeffizient stark an, wodurch hohe Temperaturen entstehen, das Material der Formoberfläche weicher wird und der Verschleiß beschleunigt wird. Eine gute Schmierung kann die Lebensdauer der Form um ein Vielfaches oder sogar um mehr als das Zehnfache verlängern.
Lokaler Temperaturanstieg und Adhäsion: Unter hohem Druck und Gleitreibung steigt die Temperatur lokal stark an, was zu einem Materialtransfer zwischen Form und Blech und der Bildung von „Klebeknötchen“ führen kann. Diese Knötchen sind sehr hart und können beim anschließenden Durchziehen des Blechs starke Kratzer verursachen (z. B. Aufrauen). Sie stellen auch einen Verlust von Formmaterial dar, also einen „beißenden Verschleiß“.
Falsche Prozessparameter: Beispielsweise erhöht eine übermäßige Blechhalterkraft den Widerstand gegen den Blechfluss, was zu einem erheblichen Anstieg der Reibung und damit zu einem beschleunigten Formverschleiß führt. Eine zu hohe Prägegeschwindigkeit führt außerdem zu einem Hitzestau, der den Verschleiß erhöht.