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Das Tiefziehen ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Herstellung einer Reihe von Beschlagteilen. Je nach Komplexität des Bauteils kann das Tiefziehen einen oder mehrere Ziehoperationen erfordern, um die endgültige Geometrie zu erreichen.

Tiefzieh- und Streckziehprozess

Ein häufiger Fehler beim Tiefziehen ist die Faltenbildung des Blechs, die typischerweise in den Bauteilwänden oder Flanschen auftritt. Während der Umformung erfährt der Zuschnittflansch radiale Zugspannung und tangentiale Druckspannung, die Falten auslösen können. Eine geeignete Auslegung des Ziehsystems und der Werkzeuge kann dies verhindern.

Mehrere Faktoren tragen zur Faltenbildung bei tiefgezogenen Teilen bei, darunter:

Niederhalterdruck

• Matrizentiefe und -radius
• Reibung zwischen Zuschnitt, Niederhalter, Stempel und Matrizenöffnung
• Spalt zwischen Zuschnitt, Niederhalter, Stempel und Matrizenöffnung
• Zuschnittform und -dicke
• Endgültige Bauteilgeometrie
• Stempelgeschwindigkeit
• Weitere Variablen wie Matrizentemperatur und die Metalllegierung des Zuschnitts beeinflussen den Ziehprozess ebenfalls. Änderungen an einer dieser Größen können das Risiko von Faltenbildung oder Rissen bei tiefgezogenen Teilen erhöhen.

Wie der Name schon sagt, sichert der Niederhalter die Kante des Zuschnitts gegen die Matrizenoberfläche, während der Stempel das Metall in die Kavität drückt. Das Material verformt sich in die gewünschte Form, anstatt hineingezogen zu werden, was hilft, den Materialfluss zu kontrollieren.

Wenn der Niederhalter die Zuschnittkante jedoch nicht fest genug greift, kann die Becherwand reißen. Der Niederhalter ermöglicht ein kontrolliertes Gleiten, indem er Reibung zwischen sich und dem Zuschnitt erzeugt. Die Niederhalterkraft kann hydraulisch über Druckrückmeldung, mit Luft- oder Stickstoffpolstern oder über CNC-Hydraulikpuffer aufgebracht werden.

Eine größere Matrizentiefe bedeutet, dass mehr Zuschnittmaterial eingezogen werden muss, was das Risiko von Faltenbildung in Wänden und Flanschen erhöht. Die maximale Tiefe ist ein Kompromiss zwischen Faltenbildung und Rissentstehung – beides ist in der Produktion nicht akzeptabel.

Die Radien an Stempel- und Matrizenkanten bestimmen, wie das Zuschnittmaterial in die Kavität fließt. Überdimensionierte Radien können Wandfalten verursachen, während unterdimensionierte Radien hohe Spannungen erzeugen, die den Zuschnitt reißen lassen können.

Um Faltenbildung bei tiefgezogenen Teilen zu verhindern, verwenden Sie einen richtig eingestellten Niederhalter.

Der einfachste Weg, Faltenbildung bei tiefgezogenen Teilen zu kontrollieren, ist die Verwendung eines Niederhalters. Bei den meisten Tiefziehoperationen wird über den gesamten Hub ein konstanter Niederhalterdruck aufgebracht.
Allerdings haben sich variable Niederhalterdrücke als wirksam erwiesen – pneumatische oder hydraulische Pads, die den Druck linear mit der Stößelposition anpassen. Dieser Ansatz kann die zulässige Matrizentiefe etwas erweitern.

NC-gesteuerte Matrizenpolster ermöglichen ein variables Druckprofil während des Ziehens. Beginnen Sie mit höherer Anfangskraft, um das Material zu setzen, und reduzieren Sie dann, während sich das Teil formt – dies hilft, die Verformung frühzeitig zu steuern.

Polsterpads geben nach, damit Material in die Kavität fließen kann, und erhöhen dann allmählich die Aufnahme, um die Kaltverfestigung in gestreckten Bereichen zu fördern. NC-Matrizenpolster können die Ziehtiefe deutlich erhöhen und gleichzeitig Faltenbildung und Risse in Schach halten.

Verhinderung von Faltenbildung bei tiefgezogenen Teilen: Überlegungen zur Matrizenkonstruktion

Sie können die Stempel- und Matrizengeometrie optimieren, um das Faltenrisiko zu reduzieren. Spezifizieren Sie einen Flanschradius, der gerade groß genug ist, um Risse zu vermeiden – das minimiert das Faltenpotenzial. Auch die Vereinfachung der Bauteilgeometrie und die Reduzierung von Asymmetrie helfen. Eine mehrstufige Ziehfolge bietet mehr Kontrolle und weniger Faltenprobleme.
Auch die Zuschnittgeometrie ist wichtig – das Beschneiden von überschüssigem Material reduziert die Faltenneigung. Blech hat eine Kornrichtung, sodass die Spannung je nach Werkzeugorientierung und Kornausrichtung variiert. Bei asymmetrischen Teilen können Sie die Verbund- und Tiefziehfolge abstimmen, um korninduzierte Spannungen zu minimieren.

Weitere zu prüfende Faktoren

Hohe Druckspannung, dünne Blechdicke, schlechte Schmierung, schwache Niederhaltung, scharfe Werkzeugkanten und anspruchsvolle Materialspezifikationen können alle Faltenbildung verursachen. Die Kontrolle dieser Variablen hält den Ziehprozess sauber und das Teil innerhalb der Toleranz.

Spezifische Maßnahmen gegen Faltenbildung