Zipfelbildung ist der wellige obere Rand eines tiefgezogenen Napfs: Die Wand steigt an einigen Stellen an und bleibt an anderen niedrig, und zwar an festen Winkeln über den Umfang. Es sieht nach einem Werkzeugproblem aus. Das ist es nicht. Das Blech sagt damit, dass seine Eigenschaften in der Ebene nicht in jeder Richtung gleich sind.
Was verursacht Zipfelbildung beim Tiefziehen?
Zipfelbildung entsteht durch ebene Anisotropie: Weil das Band gewalzt wurde, sind Streckgrenze und Widerstand gegen Wanddickenabnahme in der Blechebene nicht in jeder Richtung gleich. Wenn der Flansch nach innen gezogen wird, folgen die Richtungen mit höherem Widerstand gegen Dünnwerden weniger weit nach innen; dort steigt die Wand an, an anderer Stelle bleibt sie niedrig. Das Ergebnis ist ein Napf, der im Mittel eben ist und in Wirklichkeit uneben bleibt, mit Zipfeln und Tälern unter festen Winkeln zur Walzrichtung. Das ist kein Werkzeugfehler und auch nicht zufällig. Jeder tiefgezogene Napf hat eine gewisse Zipfelbildung; entscheidend ist, wie stark sie ausfällt, ob die Besäumzugabe eingeplant wurde und ob die Höhentoleranz in der Zeichnung die Zipfelhöhe berücksichtigt. Diese Punkte werden im Angebot entschieden, nicht beim Werkzeugversuch.
Warum sie entsteht
Das Walzen richtet die Kornstruktur aus, deshalb ändern sich Streckgrenze und plastisches Dehnungsverhältnis mit der Richtung innerhalb der Blechebene. Im Flansch wird das Material beim Einfließen in Umfangsrichtung gestaucht. Wo das Blech dem Dünnwerden stärker widersteht, fließt weniger Material in die Wand, und die Wand wird höher. Deshalb erscheint die Zipfelbildung als Zipfel und Täler unter gleichbleibenden Winkeln zur Walzrichtung und nicht als zufällige Schwankung über den Umfang – das Muster ist eine Eigenschaft des Coils, nicht des Werkzeugs.
Was sie kostet
- Besäumhöhe. Die Zipfel müssen abgeschnitten werden, daher muss der Zuschnitt auf den höchsten Punkt ausgelegt werden – und dieser Verschnitt ist bei jeder Bestellung echtes Material.
- Höhentoleranz. Ist die Höhentoleranz in der Zeichnung enger als die Zipfelhöhe, lässt sich das Teil ohne Besäumoperation nicht fertigen; diese Operation gehört dann in die kalkulierte Prozessfolge.
- Wanddickenvariation. Die Richtungen, in denen Zipfel entstehen, sind die Richtungen mit dem größten Widerstand gegen Wanddickenabnahme; deshalb sind die Wände zwischen den Zipfeln dünner. Aus diesem Grund muss die Wanddicke mit einer Messposition angegeben werden.
- Passung und Aussehen. An einer sichtbaren oder dichtenden Fläche ist ein nicht besäumter Zipfel ein Passungsproblem, kein reines Oberflächenproblem.
Was tatsächlich etwas ändert
Der erste Hebel ist der Werkstoff, nicht das Werkzeug. Eine andere Güte oder ein anderes Coil derselben Güte verändert Zipfelmuster und Zipfelhöhe – deshalb wird die Werkstoffspezifikation abgefragt und nicht nur die Zeichnung. Der zweite Hebel ist der Prozess: Zuschnittdurchmesser, Niederhalterkraft und Ziehfolge beeinflussen, wie stark das Teil am Ende zipfelt. Der dritte ist die Besäumzugabe, die im Angebot eingeplant wird. Was nicht funktioniert, ist der Kampf gegen die Zipfelbildung allein mit dem Werkzeug.
Kernpunkt
Zipfelbildung ist ebene Anisotropie, die als welliger oberer Rand unter festen Winkeln zur Walzrichtung sichtbar wird. Plane eine Besäumzugabe ein, lege die Höhentoleranz mit Blick auf den Zipfel fest und ändere Werkstoff oder Ziehfolge, bevor du das Werkzeug änderst.
Häufig gestellte Fragen
Ist Zipfelbildung ein Fehler?
Sie ist eine normale Folge des Tiefziehens eines anisotropen Blechs, daher ist jeder tiefgezogene Napf davon betroffen. Zum Fehler wird sie, wenn Höhentoleranz oder Besäumzugabe in der Zeichnung sie nicht berücksichtigen.
Mit wie vielen Zipfeln ist zu rechnen?
Üblich sind vier Zipfel etwa 45° zur Walzrichtung oder zwei bei 0° und 90°, abhängig von Werkstoff und Textur. Das Muster ist eine Eigenschaft des Coils und nicht des Werkzeugs.
Beseitigt ein anderes Schmiermittel die Zipfelbildung?
Nein. Schmierung verändert Reibung, Umformkraft und Oberfläche, aber das Zipfelmuster stammt aus den richtungsabhängigen Eigenschaften des Blechs. Der Hebel liegt im Werkstoff oder in der Ziehfolge.
Beeinflusst Zipfelbildung die Wanddicke?
Ja. Die Richtungen, in denen Zipfel entstehen, leisten dem Dünnwerden den größten Widerstand; die Wände zwischen den Zipfeln sind daher dünner. Das ist einer der Gründe, warum die Wanddicke mit Messposition angegeben werden muss.