Werkstoffe für Stanzteile: Eigenschaften, die über die Umformung entscheiden
Der Werkstoff bestimmt, welche Formen möglich sind, wie eng eine Biegung sein kann, welche Kraft die Presse braucht und wie lange das Werkzeug hält. Hier die gängigen Stanzwerkstoffe und die Eigenschaften, auf die es ankommt.
Gängige Stanzwerkstoffe
Typische Güten und Dickenbereiche, die Betriebe am häufigsten fahren, keine Maschinengrenzen. Die Gütebezeichnungen in Klammern sind die japanischen und europäischen nahen Entsprechungen.
| Werkstoff | Typische Güten | Typische Dicke | Umformbarkeit | Rückfederung | Hinweise |
|---|---|---|---|---|---|
| Kaltgewalzter Stahl | 1008, 1010 (SPCC, DC01) | 0.4 bis 6 mm | Hoch | Gering | Standard für Halter und Abdeckungen. Braucht Öl, Beschichtung oder Lack gegen Rost. |
| Warmgewalzt, gebeizt | HRPO, A1011 | 1.5 bis 8 mm | Mittel | Gering | Schwerere Teile. Rauere Oberfläche und weitere Dickentoleranz als kaltgewalzt. |
| Verzinkter Stahl | G60, G90 (SGCC, DX51D) | 0.4 bis 3 mm | Mittel | Gering | Die Schnittkante liegt blank. Die Beschichtung kann an engen Biegungen abplatzen und an Schweißstellen verbrennen. |
| HSLA-Stahl | Streckgrenze 340 bis 550 MPa | 0.8 bis 6 mm | Mittel bis gering | Hoch | Erlaubt ein dünneres, leichteres Teil. Braucht mehr Presskraft und verschleißt Werkzeuge schneller. |
| Edelstahl 301 | 1/4 bis voll hart | 0.1 bis 2 mm | Mittel | Hoch | Verfestigt sich und behält die Federhärte. Für Clips und Kontakte. |
| Edelstahl 304 | 304, 304L, 316 | 0.3 bis 3 mm | Hoch im geglühten Zustand | Mittel | Verfestigt sich und neigt zum Fressen. Braucht etwa das 1.5-Fache der Presskraft von Baustahl. |
| Edelstahl 430 | Ferritisch, magnetisch | 0.4 bis 3 mm | Mittel | Mittel | Geringere Nickelkosten. Weniger duktil als 304, daher sind tiefe Züge schwieriger. |
| Aluminium 3003, 5052 | H14, H32 | 0.5 bis 4 mm | Gut | Mittel | Weich und leicht. Zerkratzt, neigt zum Fressen und hinterlässt feine Späne an der Schnittkante. |
| Aluminium 6061 | T4, T6 | 0.5 bis 4 mm | Gering in T6 | Mittel bis hoch | Reißt in T6 bei engen Biegungen. In T4 oder weichgeglüht umformen, danach auf T6 aushärten. |
| Kupfer | C11000 | 0.1 bis 3 mm | Hoch | Gering | Beste Leitfähigkeit. Weich und daher markierungsempfindlich. Für Stromschienen und Kontakte. |
| Messing | C260 (Patronenmessing) | 0.1 bis 2 mm | Hoch | Mittel | Anschlüsse und gezogene Hülsen. Spannungsarmglühen nach dem Tiefziehen verhindert Spannungsrisskorrosion. |
| Phosphorbronze | C510 | 0.1 bis 1.5 mm | Mittel | Mittel bis hoch | Federn und Kontakte, die oft ohne Ermüdung federn müssen. |
| Berylliumkupfer | C172 | 0.05 bis 1 mm | Mittel im geglühten Zustand | Mittel | Höchste Festigkeit der Kupferlegierungen nach dem Aushärten. Erfordert Schutzmaßnahmen im Umgang. |
| Federstahl | 1074, 1095 | 0.2 bis 2 mm | Gering | Hoch | Weich geformt und danach wärmebehandelt, oder für einfache Biegungen vorgehärtet gekauft. |
Eigenschaften, die über die Stanzbarkeit entscheiden
Zehn Eigenschaften erklären die meisten Stanzprobleme. Ein Betrieb, der früh danach fragt, liest Ihr Teil und kalkuliert nicht nur einen Preis.
- Dehnung und n-WertDie Dehnung gibt an, wie weit sich das Metall dehnt, bevor es reißt. Der n-Wert sagt, wie gleichmäßig es beim Dehnen dünner wird. Beides zählt am meisten beim Ziehen und Umformen.
- r-WertWiderstand gegen Ausdünnung, während das Blech nachgezogen wird. Ein höherer r-Wert zieht tiefere Näpfe, deshalb wird Tiefziehstahl danach verkauft.
- StreckgrenzenverhältnisEin niedriges Verhältnis gibt einen großen Abstand zwischen Umformbeginn und Bruch. Hochfeste Legierungen haben wenig Spielraum und reißen früher.
- KaltverfestigungDas Metall wird beim Umformen härter und fester. Edelstahl 304 und 301 verfestigen schnell, daher brauchen spätere Stationen mehr Kraft und manchmal ein Zwischenglühen.
- RückfederungGebogenes Metall öffnet sich nach dem Anheben des Werkzeugs teilweise wieder. Sie wächst mit der Festigkeit und sinkt mit der Steifigkeit, daher federn HSLA, Edelstahl und Aluminium stärker zurück als Baustahl. Das Werkzeug biegt über den Sollwinkel hinaus, um das auszugleichen.
- FaserrichtungGewalztes Blech lässt sich quer zur Walzrichtung besser biegen als längs. Bitten Sie den Betrieb, Biegelinien bei engen Biegungen quer zur Faser zu legen.
- Zustand und HärteDieselbe Legierung gibt es weich oder hart. Harte Zustände brauchen größere Radien und mehr Presskraft und reißen leichter.
- Beschichtung und OberflächeZink-, Zinn- und Nickelschichten können reißen oder verschmieren. Die Oberflächengüte setzt sich durch das Stanzen fort, daher brauchen sichtbare Teile sauberes Band und geschütztes Handling.
- Dickentoleranz und EbenheitCoil-Welligkeit, Säbelförmigkeit und Dickenschwankung verändern das Verhalten eines Werkzeugs. Präzisionsband kostet mehr und hält beides enger.
- Werkzeugverschleiß und GratAbrasive und harte Werkstoffe stumpfen Schneidkanten schneller ab und erhöhen die Grathöhe. Walzzunder auf warmgewalztem Stahl wirkt genauso.
Typischer kleinster Innenradius beim Biegen
Für eine 90-Grad-Biegung, wenn die Biegelinie quer zur Walzrichtung liegt. Der untere Wert gilt für den weichen Zustand. Härtere Zustände, dickeres Material und Biegungen längs zur Faser brauchen mehr.
Das sind Ausgangswerte. Der Betrieb bestätigt den Radius für Güte, Zustand und Dicke, bevor er das Werkzeug fertigt.
| Werkstoff | Typischer kleinster Radius |
|---|---|
| Kaltgewalzter Stahl | 0.5 bis 1 mal Dicke |
| HSLA-Stahl, Streckgrenze 340 bis 550 MPa | 1.5 bis 3 mal Dicke |
| Edelstahl 304, geglüht | 1 mal Dicke |
| Edelstahl 301, je nach Zustand | 1 bis 3 mal Dicke |
| Aluminium 5052-H32 | 1 bis 2 mal Dicke |
| Aluminium 6061-T6 | 2.5 bis 4 mal Dicke |
| Messing C260, halbhart | 1 mal Dicke |
| Phosphorbronze, je nach Zustand | 1 bis 3 mal Dicke |
| Federstahl, geglüht | 1 bis 3 mal Dicke |
Werkstoffwahl nach Anforderung
Gehen Sie davon aus, was das Teil leisten muss. Die Zeichnung kann dann eine Güte oder eine Leistung nennen und den Betrieb ein gleichwertiges Material vorschlagen lassen.
- Elektrische LeitfähigkeitKupfer, Messing, Phosphorbronze oder Berylliumkupfer. Wählen Sie nach der benötigten Federwirkung des Teils.
- KorrosionsbeständigkeitEdelstahl 304 oder 316, Aluminium oder beschichteter Stahl. Beschichteter Stahl lässt die Schnittkante blank.
- FederverhaltenEdelstahl 301, Phosphorbronze, Berylliumkupfer oder Federstahl, je nach Temperatur, Lastwechseln und Kosten.
- Niedrigster StückpreisKaltgewalzter Stahl mit beschichteter oder lackierter Oberfläche, außer das Teil muss seine Umgebung blank überstehen.
- Geringes GewichtAluminium 5052 für umgeformte Teile. HSLA-Stahl, wenn das Teil aus Stahl bleiben muss, aber dünner werden kann.
- Waschbereich und LebensmittelkontaktEdelstahl 304 oder 316, mit einer Oberfläche und einem Schweißverfahren, die die Anwendung erlaubt.
Dickenschwankung verändert, wie ein Werkzeug läuft. Mehr zu Dicken- und Breitentoleranz von Coils.
Häufig gestellte Fragen
Lässt sich jedes Metall stanzen?
Die meisten Blech- und Bandwerkstoffe, solange sie für die Operation duktil genug sind. Spröde Legierungen reißen beim Biegen, und harte Zustände begrenzen, wie eng gebogen werden kann. Lassen Sie den Betrieb Güte und Zustand anhand der Form Ihres Teils prüfen.
Welcher Werkstoff ist am günstigsten zu stanzen?
In den meisten Fällen kaltgewalzter Stahl. Er lässt sich leicht umformen, verschleißt Werkzeuge langsam und ist breit verfügbar. Der Stückpreis hängt auch von der Streifenausnutzung und den Folgeoperationen ab, daher kann eine teurere Legierung bei einem gut verschachtelten Teil gewinnen.
Warum reißt mein Aluminiumteil an der Biegung?
Meist ist der Zustand für den Radius zu hart. Aluminium 6061 in T6 reißt bei engen Biegungen. Wechseln Sie auf 5052 in H32 oder vergrößern Sie den Innenradius. 6061 lässt sich in T4 oder weichgeglüht umformen und danach aushärten.
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