Abstrecken beim Tiefziehen: Wie Wanddickenreduzierung sowohl den Innen- als auch den Außendurchmesser maßhaltig hält

Das Abstrecken – auch Wandverdünnung oder Wall Ironing genannt – ist der Arbeitsschritt, der aus einem gewöhnlichen tiefgezogenen Napf ein Präzisionsgehäuse macht. Ein gezogener Napf weist in der Regel eine Wand auf, die zum Rand hin dicker wird, sowie eine Oberfläche, die die Spuren des Ziehvorgangs trägt. Beim Abstrecken wird dieser Napf durch eine Ringmatrize gedrückt, deren Bohrung geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Napfes, sodass die Wand zwischen einem polierten Stempel auf der Innenseite und einer polierten Matrize auf der Außenseite dünner gepresst wird.

Die Konsequenz ist der Grund, warum Ingenieure es vorschreiben:Das Gesenk bestimmt den Außendurchmesser, der Stempel den Innendurchmesser, und beide Oberflächen werden im selben Arbeitsgang geglättet.Ein Teil, das sonst einen gezogenen Mantel sowie eine Drehbearbeitung an beiden Durchmessern erfordern würde, verlässt die Presse mit beiden Durchmessern bereits innerhalb der Toleranz.

Was das Glätten tatsächlich mit dem Bauteil macht

Merkmal	Wie gezeichnet	Nach dem Glattwalzen
Außendurchmesser	Variiert je nach Rückfederung; erfordert Drehen oder Kalibrieren	Durch die Matrizenbohrung festgelegt – am selben Teil gehalten wie der Innendurchmesser
Innendurchmesser	Durch den Stempel vorgegeben, doch Wandstärkenschwankungen verschieben ihn	Durch den Stempel vorgegeben; die Wandstärkenschwankung wird zuerst beseitigt, sodass die Bohrung stabil bleibt
Wandstärke	Verstärkung zum Rand hin, variiert über den Umfang	Gleichmäßig über die gezogene Länge, als Zeichnungsmerkmal kontrolliert
Oberfläche – außen	Ziehriefen und Riefen	Durch den Ziehring geglättet; keine Ziehriefen
Oberfläche – innen	Stanzmarkierungen, teilweise Kaltverschweißungen	Durch den Stempel geglättet; die Rauheit verbessert sich auf beiden Seiten
Geradheit der Wand	Tiefgezogen, konisch verjüngt	Gerade und parallel – kein Entformungsschrägwinkel erforderlich
Mechanische Eigenschaften	Kaltverfestigt durch Tiefziehen	Weiterverarbeitung durch Kaltumformung: höhere Streckgrenze, besserer Verschleißwiderstand, gesteuert durch Zwischenglühen

Warum dies eine Zerspanungsoperation ersetzt

Wenn ein Bauteil Tiefziehen und Stanzen erfordertbeideBei einem Innendurchmesser und einem Außendurchmesser innerhalb der Toleranz führen die traditionellen Verfahrenswege alle zur Drehmaschine. Das Abstreckziehen ist der Weg, der an der Presse endet.

Herkömmlicher Weg	Was noch spanend bearbeitet werden muss	Gleichlaufstrecke
Rundstahl, gedreht	Außendurchmesser und Bohrung sowie das Abstechen – das gesamte Material zwischen der Stange und der fertigen Wand wird zu Spänen	Aus Bandmaterial tiefgezogen und abgestreckt; kein Stangenrest, kein Spanverlust, beide Durchmesser ausgeformt
Kaltfließpressen von Stangenmaterial, anschließend Drehen	Das Kaltfließpressen liefert eine annähernd endkonturnahe Außenform, jedoch müssen die Bohrung und in der Regel auch die Außenseite noch gedreht werden	Der gezogene Ziehling wird durch Drücken (Ironing) kalibriert – Innenbohrung und Außenkontur werden im selben Hub maßgenau festgelegt, wodurch ein kompletter Drehprozess entfällt.
Gießen, dann Drehen	Jede funktionale Oberfläche: Bohrung, Außenkontur, Stirnflächen. Bei Gussteilen besteht zusätzlich die Gefahr von Porosität.	Umgeformtes Material, keine Porosität, beide Durchmesser endkonturnah
Schmieden, dann Drehen	Bohrung, Außenkontur, Stirnflächen; die Schmiedezugabe wird abgedreht	Gleiches near-net-Ergebnis ohne Schmiedegesenk und ohne Aufmaß

Woher die Einsparung kommt.Es ist nicht nur die Drehzykluszeit. Es ist das Stangen- oder Schmiedematerial, das niemals zu Spänen wird, die zweite Maschine und das zweite Rüsten, die niemals stattfinden, das erneute Aufspannen, das keinen Rundlauf mehr einbringen kann, und der Materialumschlag zwischen Presse und Drehmaschine, der entfällt. Bei einem Teil mit 0,8 mm Wandstärke, das aus Stangenmaterial gefertigt wird, ist der reine Spanverlust in der Regel größer als das Fertigteil.

Das Glätten ist nicht kostenlos: Es erfordert eine Glättmatrize, einen polierten Stempel, das richtige Schmiermittel und bei großer Gesamtreduktion mehr als einen Durchgang mit Zwischenglühen. Der Vergleich sollte auf Basis der Gesamtkosten pro Teil einschließlich Werkzeugamortisation erfolgen – genau das leistet die DFM-Prüfung.

Wo Balford das Abstreckziehen einsetzt: Magnetventilgehäuse

Die klassische Anwendung ist dasMagnetventilgehäuseDer Anker muss im Bohrungsinneren gleiten, das Gehäuse muss zur Spule und zum Ventilkörper passen, und die Wand ist dünn, damit der Magnetkreis effizient ist. Das ist ein Bauteil, bei dem Innendurchmesser, Außendurchmesser, Wandstärke und Oberflächengüte gleichzeitig entscheidend sind – und bei dem das Glattziehen die sonst erforderliche Drehbearbeitung überflüssig macht.

Zwei Werkstoffe dominieren:

DT4E Elektrolyt-Eisen (Reineisen)- die weichmagnetische Güte, die für Magnetventilgehäuse und Sensorgehäuse verwendet wird, wobei Koerzitivfeldstärke und Permeabilität Teil der Spezifikation sind. Beim Ironing wird die Wandstärke geformt, ohne Oberflächenschäden zu verursachen, die den magnetischen Pfad beeinträchtigen würden, und nach dem Umformen folgt eine Magnetfeldglühung.
DC04- der Tiefziehen-Stahl wird dort eingesetzt, wo das Bauteil strukturelle而非 magnetische Funktionen erfüllt und wo die Abfolge von Tiefziehen und Glattwalzen durch die Wanddickenreduzierung statt durch magnetische Eigenschaften bestimmt wird.

Beide werden auf Pressen bis 350 t umgeformt, wobei die Werkzeuge im eigenen Werkzeugbau von Balford konstruiert und gefertigt werden, sodass der Glättring, der Stempel und die vorangehenden Ziehstufen gemeinsam und nicht getrennt hergestellt und erprobt werden.

Dieselbe Argumentation gilt über Magnetventile hinaus für jedes Bauteil, bei dem beide Durchmesser mit einer Toleranz versehen sind:Teile für Hydraulik- und Pneumatikzylinder, Sensorhülsen, Buchsenhülsen, Aktorgehäuse und gezogene Rohre.

Prozessparameter, die über den Erfolg entscheiden

Abnahme pro ZugDie Wanddickenreduzierung pro Streckziehstufe liegt bei Stahl typischerweise im Bereich von 20–35 % der Wanddicke; die genaue Grenze hängt von der Werkstoffgüte, der Schmierung und der Werkzeuggeometrie ab. Größere Gesamtreduzierungen werden in mehreren Stufen realisiert.
ZwischenglühenDa es sich beim Abstrecken um Kaltumformung handelt, verfestigt sich das Material durch Kaltverfestigung. Wenn die Gesamtumformung oder die finalen Eigenschaften es erfordern, wird das Teil zwischen den Zügen geglüht, um die Duktilität wiederherzustellen. Bei weichmagnetischen Teilen ist der Glühschritt zudem entscheidend für die Einstellung der magnetischen Eigenschaften.
Schmierung.Das Abstrecken ist ein Verfahren mit hohem Druck und großer Oberflächenberührung. Der Schmierfilm entscheidet darüber, ob eine glänzende oder eine verkratzte Oberfläche entsteht, und er wird nach Werkstoffgüte und Umformgrad ausgewählt – nicht nach Bequemlichkeit.
Matrizen- und StempeloberflächeDie Oberfläche des Fertigteils ist eine Abbildung der Werkzeugoberfläche. Polierte Ringe aus Hartmetall oder gehärtetem Stahl sind es, die die Oberflächengüte und die Abwesenheit von Ziehriefen erzeugen.
Wandstärke als Merkmal.Die Wandstärke wird gemessen und dokumentiert, nicht angenommen. Wenn die Zeichnung eine bestimmte Wandstärke erfordert, wird diese als gezogene Wand spezifiziert – andernfalls bleibt die Wand auf der Blechdicke und das Teil ist schwerer als beabsichtigt.

Ehrliche Grenzen

Volumen.Das Abstreckgleitziehen erfordert ein auf das jeweilige Teil abgestimmtes Werkzeug mit Matrize und Stempel. Unterhalb von einigen zehntausend Teilen pro Jahr kann die Fertigung aus Stangenmaterial durch Drehen insgesamt noch kostengünstiger sein.
Geometrie.Das Abstreckziehen eignet sich für zylindrische oder nahezu zylindrische Wandungen. Komplizierte Außenkonturen werden besser vor dem Abstreckziehen geformt oder danach angebracht.
Die Wandstärkenreduzierung ist nicht unbegrenzt.Sehr große Umformgrade erfordern mehrere Züge und Zwischenglühen, wodurch sich der Kostenvorteil verringert.
Werkstoff.Die Duktilität setzt die Grenze. Sehr hochfeste oder duktilitätsarme Güten verkraften möglicherweise nicht die Umformung, die das Tiefziehen erfordert.

Alle vier werden im Rahmen der DFM-Prüfung kontrolliert, bevor die Werkzeuge gefertigt werden.

Häufig gestellte Fragen

Was versteht man unter Abstrecken beim Tiefziehen?

Das Abstrecken ist eine Umformoperation, bei der die Wanddicke eines tiefgezogenen Napfes in einer kontrollierten Zone reduziert wird. Der Napf wird durch eine Ringmatrize gedrückt, deren Bohrung etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des Napfes, sodass die Wand zwischen der Matrize außen und dem Stempel innen zusammengedrückt wird. Die Matrize legt somit den Außendurchmesser und der Stempel den Innendurchmesser fest, wobei beide Oberflächen im selben Durchgang geglättet werden.

Kann das Glattziehen sowohl den Innendurchmesser als auch den Außendurchmesser maßhaltig halten?

Ja – das ist der Hauptgrund, warum man es spezifizieren sollte. Ein tiefgezogener Napf variiert durch Rückfederung und Wandverdickung, sodass mindestens ein Durchmesser in der Regel anschließend gedreht oder kalibriert werden muss. Beim Ironing wird zunächst die Wanddickenschwankung beseitigt und anschließend werden beide Oberflächen gegen harte Werkzeuge gesetzt, sodass der Innendurchmesser, der Außendurchmesser und die Wandstärke allesamt geformte Merkmale am selben Teil sind.

Macht das Glattziehen eine spanende Bearbeitung überflüssig?

Häufig ja. Bei Teilen, bei denen beide Durchmesser innerhalb der Toleranz liegen müssen – Magnetventilgehäuse, Zylinderbuchsen, Buchsenhülsen – kann das Nachziehen das Drehen aus Stangenmaterial vollständig ersetzen, und bei kaltfließgepressten Teilen kann es den Drehgang nach dem Fließpressen ersetzen. Es entfällt jedoch nicht die spanende Bearbeitung, wo ein Gewindeanschluss, eine Querbohrung oder eine Dichtfläche vorhanden ist, die durch Umformen nicht hergestellt werden kann.

Welche Oberflächenbeschaffenheit entsteht beim Glattziehen?

Beim Glattdrücken wird die Wand geglättet, anstatt sie über einen Radius zu ziehen, sodass die fertige Oberfläche eine Kopie der Oberfläche von Stempel und Matrize ist. Ziehriefen und Riefen entstehen nicht, und sowohl die Innen- als auch die Außenflächenrauheit verbessern sich. Die erreichbare Rauheit hängt von der Werkzeugoberfläche, dem Schmierstoff und der Abnahme ab.

Welche Werkstoffe werden bei Balford tiefgezogen?

DT4E Elektrolyt-Reineisen und DC04 für Magnetventilgehäuse und Sensorgehäuse sowie DC01–DC06, Edelstahl 304 / 316L, Aluminium, Kupfer und Messing, wenn die Zeichnung eine Wandverdünnung erfordert. Kaltverfestigungsverhalten und Duktilität unterscheiden sich je nach Werkstoffgüte, daher werden der Umformgrad pro Zug und die Glühbehandlung materialspezifisch festgelegt.

Senden Sie uns die Zeichnung – wir sagen Ihnen, ob durch Tiefziehen ein Zerspanungsschritt eingespart werden kann.

Senden Sie uns die Zeichnung mit Werkstoffangabe, beiden Durchmessern und den relevanten Toleranzen. Balford prüft vor der Angebotserstellung die Umformroute, die Ziehstufen und die Werkzeugauslegung.

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Empfohlene Lektüre: Tiefziehen von Blech und Metall — wie das Material in die Matrize fließt, die vier Berechnungen, die die Fertigbarkeit entscheiden (Ziehverhältnis, Zuschnittgröße, Ziehkraft, Werkzeugspiel), sowie Fehler und Abhilfe.