Das maximale Ziehverhältnis wird relevant, sobald ein Gehäuse tiefer wird als es der erste Musterentwurf vermuten ließ, und die Frage wird meist gestellt, weil das Teil nahe an einer Grenze liegt, die niemand verschieben möchte. Die ehrliche Antwort ist ein Bereich statt einer einzelnen Zahl: Der Grenzwert hängt vom Werkstoff ab, davon, wie dick der Zuschnitt im Verhältnis zu seinem Durchmesser ist, von den Matrizen- und Stempelradien, von der Schmierung und davon, wie viele Ziehstufen das Werkzeug haben darf.
Was ist das maximale Ziehverhältnis beim Tiefziehen?
Das Ziehverhältnis ist der Zuschnittdurchmesser geteilt durch den Durchmesser des in dieser Stufe erzeugten Napfes, und der Grenzwert gilt pro Stufe, nicht für das Teil als Ganzes. Für einen einzelnen ersten Zug liegt das praktische Maximum bei etwa 2,0 für tiefziehfähigen Baustahl wie DC04 und bei ungefähr 1,6 bis 1,8 für austenitischen Edelstahl wie 304, der deutlich schneller kaltverfestigt. Diese Werte setzen einen Zuschnitt mit einem Dicken-Durchmesser-Verhältnis von etwa 1,5 % oder mehr, eine korrekt gerundete Matrize, kontrollierten Niederhalterdruck und eine wirksame Schmierung voraus. Dünnere Zuschnitte, schärfere Radien und höherfeste Sorten verringern das erreichbare Verhältnis. Nach dem ersten Zug ist jede folgende Stufe auf einen deutlich kleineren Schritt begrenzt, etwa 1,2 bis 1,4 für DC04 und 1,15 bis 1,25 für 304, sodass ein tiefer Napf zu einer Abfolge von Zügen mit Glühen zwischen den Stufen wird, die es benötigen.
Was das Ziehverhältnis tatsächlich misst
Das Ziehverhältnis einer Stufe ist der Zuschnitt- oder Vorformdurchmesser D geteilt durch den Durchmesser des daraus erzeugten Napfes d — geschrieben als beta = D / d. Ein Erstzugverhältnis von 2,0 bedeutet, dass aus einem 100-mm-Zuschnitt in einem einzigen Pressenhub ein 50-mm-Napf wird. In der Praxis multiplizieren sich die Verhältnisse, statt sich zu addieren: Ein Teil, dessen Fertigdurchmesser eine Gesamtreduktion von etwa 3,5 erfordert, muss in einen ersten Zug nahe der Werkstoffgrenze plus zwei oder drei Nachzüge aufgeteilt werden, weil bereits verformter Werkstoff nicht noch einmal so weit gezogen werden kann.
Maximales Ziehverhältnis nach Werkstoff: DC04 und 304
- DC04-Tiefziehstahl — erster Zug bis etwa 2,0, Nachzüge 1,2 bis 1,4. Sehr niedriger Kohlenstoffgehalt, ein günstiger r-Wert und gute Duktilität machen DC04 zur Referenzsorte für tiefgezogene Gehäuse.
- Austenitischer Edelstahl 304 — erster Zug etwa 1,6 bis 1,8, Nachzüge 1,15 bis 1,25. 304 verfestigt schnell, sodass die zweite Stufe auf einen härteren Werkstoff trifft als die erste. Veröffentlichte Tabellen, die 1,9 angeben, setzen ein günstiges Dickenverhältnis, großzügige Radien und eine kontrollierte Korngröße voraus.
- Das Dickenverhältnis verschiebt den Grenzwert ebenso stark wie die Sorte. Eine Zuschnittdicke von 1,5 bis 2 % des Durchmessers unterstützt ein hohes Erstzugverhältnis; unter etwa 1 % wellt oder reißt dieselbe Sorte deutlich vor dem Tabellenwert.
- Aluminium und Kupfer verhalten sich wie ein mittlerer Stahl. Aluminium 5052 und Kupfer C1100 liegen beim ersten Zug bei etwa 1,7 bis 1,9, aber beide verfestigen schnell, und die Rückfederung muss im Werkzeug eingeplant werden.
Zipfelbildung ist das sichtbare Symptom des Arbeitens nahe der Grenze: Der Napfrand wird wellig, weil die ebene Anisotropie des Blechs steuert, wie der Werkstoff in die Matrize fließt. Das ist nicht automatisch ein Fehler des Verhältnisses — meist bedeutet es, dass die Ausrichtung des Zuschnitts oder die Beschnittzugabe für die nächste Stufe Beachtung braucht.
So ermitteln Sie, wie viele Züge ein Teil benötigt
- Berechnen Sie den Zuschnittdurchmesser aus der Oberfläche des Fertigteils nach dem Prinzip Fläche gleich Fläche, nicht aus der Gesamtlänge auf der Zeichnung
- Teilen Sie den Zuschnittdurchmesser durch den Fertigdurchmesser, um die Gesamtreduktion zu erhalten, die der Werkstoff aufnehmen muss
- Wenden Sie den Erstzug-Grenzwert für die Sorte an — etwa 2,0 für DC04, 1,6 bis 1,8 für 304
- Wenden Sie den Nachzug-Grenzwert auf jede folgende Stufe an — 1,2 bis 1,4 für DC04, 1,15 bis 1,25 für 304
- Zählen Sie die Stufen. Bei mehr als drei Stufen in 304 planen Sie das Zwischenglühen, bevor Sie das Werkzeug planen, denn die Wärmebehandlung wird Teil des kritischen Pfads
Key point
Das maximale Ziehverhältnis ist eine Werkstoff- und Werkzeuggröße. Wenn ein Angebot ein tiefes 304-Gehäuse mit einem Erstzugverhältnis von 2,0 anbietet, ohne Dickenverhältnis, Matrizenradien und Glühen zu erörtern, wurde das Werkzeug aus der Zeichnung statt aus dem Werkstoff heraus ausgelegt.
Warum der theoretische Grenzwert nicht die Zahl ist, die man nennen sollte
Ein Verhältnis, bei dem eines von fünfzig Teilen reißt, ist kein Grenzwert, sondern ein Risiko. Was darüber entscheidet, ob ein gezogenes Gehäuse wirtschaftlich ist, ist die Kombination aus Pressenkraft, Niederhalterkontrolle, Matrizen- und Stempelradius, Qualität der Zuschnittkante, Schmierung und der Anzahl der Stationen, die das Werkzeug tragen kann. Ein Werkzeug, das 5 % unter dem Grenzwert ausgelegt ist, läuft oft jahrelang ohne Polierstopp; ein darüber hinaus getriebenes Verhältnis zeigt sich als Risse am Bodenradius, woher der meiste Ausschuss in einem neuen Tiefziehprogramm stammt.
Wie Balford mit dem Ziehverhältnis arbeitet
Balford zieht in Zhuji, Zhejiang, bis 250 mm Durchmesser tief auf Pressen von 25 t bis 350 t, mit Werkzeugen, die im Haus konstruiert und gebaut werden — was hier wichtig ist, weil das Ziehverhältnis, die Matrizenradien und die Anzahl der Stufen Werkzeugentscheidungen sind, die gemeinsam getroffen werden müssen. Wir verarbeiten Baustahl DC01 und DC04, Edelstahl 304 und 316L, Kupfer und Messing, Aluminium 5052 und 6061, und wir prüfen das erreichbare Verhältnis anhand Ihrer Zeichnung, bevor das Werkzeug geschnitten wird. Wo eine Stufe den Werkstoff zu hart für eine sichere Fortsetzung hinterlässt, wird Zwischenglühen festgelegt und von qualifizierten externen Wärmebehandlungspartnern mit Chargenrückverfolgbarkeit durchgeführt — dieser Prozess ist ausgelagert, und wir sagen das, statt zu suggerieren, dass jeder Arbeitsgang unter einem Dach stattfindet.
Frequently asked questions
Was ist das maximale Ziehverhältnis beim Tiefziehen?
Etwa 2,0 für den ersten Zug bei tiefziehfähigem Baustahl wie DC04 und ungefähr 1,6 bis 1,8 für austenitischen Edelstahl wie 304. Nachzüge sind auf etwa 1,2 bis 1,4 für DC04 und 1,15 bis 1,25 für 304 begrenzt. Zuschnittdicke im Verhältnis zum Durchmesser, Matrizenradien, Schmierung und Zuschnittqualität verschieben diese Zahlen.
Lässt sich Edelstahl 304 genauso tief ziehen wie DC04?
Nein. 304 verfestigt viel schneller, sodass sein praktisches Erstzugverhältnis etwa 20 % niedriger liegt, und ein Teil, das mehrere Stufen benötigt, erfordert meist Zwischenglühen. 304 bleibt die Standardwahl, wo Korrosionsbeständigkeit wichtiger ist als die Ziehtiefe.
Wie prüfe ich, ob mein Teil innerhalb des Ziehverhältnis-Grenzwerts liegt?
Teilen Sie den aus der Oberfläche des Teils berechneten Zuschnittdurchmesser durch den Fertigdurchmesser, um die Gesamtreduktion zu erhalten, und teilen Sie diese dann mit den Erstzug- und Nachzug-Grenzwerten für die Sorte in Stufen auf. Wenn sie sich nicht in zwei oder drei komfortable Stufen aufteilen lässt, fordern Sie eine DFM-Prüfung an, bevor das Werkzeug angeboten wird.
Kann Temperatur das maximale Ziehverhältnis erhöhen?
Warm- und Heißziehen erhöhen das erreichbare Verhältnis für schwierige Werkstoffe, verändern aber Werkzeug, Schmierung und die Eigenschaften des fertigen Werkstoffs, sodass sie normalerweise Problemprogrammen vorbehalten bleiben und nicht routinemäßigen Gehäusen.
Senden Sie Ihre Zeichnung für eine Überprüfung des Ziehverhältnisses