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Neuer Werkzeugwerkstoff zum Feinschneiden

Ein formgebendes Verfahren zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Bauteilen ist unter anderem das Feinschneiden. Höhere Hubzahlen und mehr Output hängen nicht nur von schnelleren Maschinen ab, sondern auch vom richtigen Werkzeug und schlussendlich auch vom verwendeten Werkzeugwerkstoff. Es ist daher wichtig, nicht nur das Stanzdesign, sondern im Zusammenhang damit auch die Werkstoffauswahl für die Werkzeuge zu hinterfragen. Ihre metallurgische Kompetenz beweist in diesem Zusammenhang die voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & Co KG mit der Entwicklung des pulvermetallurgisch hergestellten Kaltarbeitsstahles Böhler K490 MICROCLEAN.

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Der Werkzeugwerkstoff macht den Unterschied: Während des Stanz- und Feinschneidprozesses sind die Werkzeugwerkstoffe hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt.

Der Werkzeugwerkstoff macht den Unterschied: Während des Stanz- und Feinschneidprozesses...

Generell hat das Stanzen seit vielen Jahren seine Tauglichkeit als formgebendes Trennverfahren zur Herstellung von Serienteilen bewiesen. Immer leistungsfähigere Maschinen und Automaten sind hoch produktiv. Dennoch werden Teile immer öfter feingeschnitten, da durch den Glattschnitt eine Nachbearbeitung entfällt. Mit den entsprechenden Pressen und Werkzeugen lassen sich heute dünne und dicke Bleche gleichermaßen mit großer Geschwindigkeit stanzen bzw. schneiden.

Anforderungen gestiegen

Durch die Entwicklung der Pressen, höhere und vielfältigere Stahlqualitäten sowie den wesentlich verbesserten Werkzeugbau mit immer besseren Werkzeugmaschinen hat sich das Stanzen von einer recht brachialen Art der Blechbearbeitung zu einem immer präziseren Verfahren entwickelt. Die Anforderungen beim Stanzen und Feinschneiden sind in den letzten Jahren erheblich gestiegen. Zum einen haben sich die Komplexität und die Maßgenauigkeit der gefertigten Bauteile erhöht, zum anderen sind die Festigkeit und die Blechdicke auf einem hohen Niveau und nehmen noch weiter zu.

All diese Tatsachen führen zu einer erhöhten Beanspruchung der Werkzeuge und damit verbunden auch zu höheren Anforderungen an den Werkzeugwerkstoff und dessen Oberflächenqualität. Während des Stanz- und Feinschneidprozesses sind die Werkzeugwerkstoffe hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere die Aktivelemente unterliegen höchster Beanspruchung, sodass es während des Einsatzes zu unterschiedlichen Verschleißerscheinungen, Ausbrüchen und sogenanntem Chipping
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Beispielhafte Abbildung von unterschiedlichen Versagensmechanismen, welche beim Stanzen (Feinschneiden) auftreten können.

Beispielhafte Abbildung von unterschiedlichen Versagensmechanismen, welche beim...

kommt. Dies lässt sich nicht zur Gänze vermeiden und für eine adäquate Lebensdauer der Werkzeuge sind daher verbesserte und neue Werkstoffkonzepte gefordert – eine Herausforderung für die Stahlentwickler.

Werkstoffkompetenz ist produktivitätssteigernd

Der Kaltarbeitsstahl Böhler K490 MICROCLEAN besticht durch einen komplexen Aufbau mit einem Karbidanteil von circa 10 Volums-Prozent, wobei es sich dabei um ein Zusammenspiel von mehreren Karbidtypen handelt. Durch die spezielle Legierungszusammensetzung hat der K490 MICROCLEAN eine feinere Mikrostruktur mit kleineren Karbidabständen im Vergleich zu PM23. Im Vergleich zu den PM-Stählen wie M4 oder PM23 weist der K490 MICROCLEAN eine Verdoppelung der Zähigkeit bei gleichem Verschleißwiderstand auf. Darüber hinaus gewährleistet die Legierungszusammensetzung des pulvermetallurgischen Kaltarbeitsstahls eine optimale Bearbeitbarkeit mit hoher Flexibilität in der Wärmebehandlung, ohne dabei dessen mechanisch-technologische Eigenschaften wesentlich zu verändern. Nach erfolgreichen Einsätzen bei Kunden steht der neue Werkzeugstahl auch für eine flexiblere, schnellere und effizientere Werkzeugfertigung. Dieser Werkstoff vereinigt somit Verschleißbeständigkeit mit hoher Zähigkeit in Verbindung mit wirtschaftlicher Bearbeitbarkeit auf hohem Niveau.

Wärmebehandlung

Damit der Werkstoff sein Leistungspotential auch ausspielen kann, muss er allerdings entsprechend wärmebehandelt werden. Nach der spanenden Bearbeitung zur gewünschten Werkzeuggeometrie empfehlen die Experten der voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & CoKG ein Spannungsarmglühen bei 650 bis
700 °C. Dabei soll der Stahl nach dem Durchwärmen ein bis zwei Stunden auf der Temperatur gehalten werden, bevor er im Ofen abkühlt. Zur Einstellung der Gebrauchseigenschaften soll das anschließende Härten bei Temperaturen zwischen 1.030 bis 1.080 °C erfolgen. Wesentlich dabei ist das exakte Abkühlen auf Raumtemperatur, insbesondere bei maximalen Zielhärten. Je nach gewünschter Zielhärte (58 bis 64 HRC) ist ein mehrmaliges Anlassen im Temperaturbereich 520 bis 560°C durchzuführen wobei hier ein langsames Erwärmen auf Anlasstemperatur unmittelbar nach dem Härten empfohlen wird.

Hervorragende Standzeiten

Das Leistungspotential eines Werkzeugwerkstoffes zeigt sich allerdings immer erst in dessen Anwendung. Mit dem Unternehmen Feintool Technologie AG haben die Entwickler der voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & Co KG einen Partner, der stets bereit ist, neue Werkzeugwerkstoffe zu testen. In diesem Falle wurde der Böhler K490 MICROCLEAN für die Aktivelemente zur Fertigung von Sitzverstellern eingesetzt.

Die optimale Wärmebehandlung in Verbindung mit der Werkzeugfertigungskompetenz von Feintool resultierte in hervorragenden Standzeiten, weshalb der Böhler K490 MICROCLEAN eine ideale Wahl für die Herausforderungen beim Feinschneiden darstellt. Aufgrund seines Eigenschaftsspektrums ist der K490 MICROCLEAN laut Experten der voestalpine Böhler Edelstahl GmbH & CoKG aber auch für weitere Anwendungen in der Kaltumformung eine hervorragende Wahl.

Der Werkzeugwerkstoff macht den Unterschied: Während des Stanz- und Feinschneidprozesses sind die Werkzeugwerkstoffe hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt.
Beispielhafte Abbildung von unterschiedlichen Versagensmechanismen, welche beim Stanzen (Feinschneiden) auftreten können.
Im Vergleich zu den PM-Stählen wie M4 oder PM23 weist der K490 MICROCLEAN eine Verdoppelung der Zähigkeit bei gleichem Verschleißwiderstand auf.
Böhler K490 MICROCLEAN im Einsatz für die Aktivelemente zur Fertigung von Sitzverstellern des Unternehmens Feintool.


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Bericht in folgenden Kategorien:
Stanzen, Stanzmaschinen/-automaten allgemein

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