Häufige Materialien für Stanz- und Lochwerkzeuge

Auswahl des richtigen Materials

Stanz- und Lochwerkzeuge, auch als Matrizen bezeichnet, werden im Fertigungsprozess verwendet, um Bleche zu formen oder zu schneiden. Die gängigen Materialien für diese Werkzeuge unterscheiden sich in Haltbarkeit, Wärmeleitfähigkeit, Verschleißfestigkeit und anderen Eigenschaften. Hier sind einige typische Materialien, die in diesen Prozessen verwendet werden:

Werkzeugstähle: D2 und A2

Hartmetall und Schnellarbeitsstahl

1. Werkzeugstähle:
   • D2: Bekannt für seine hohe Verschleiß- und Abriebfestigkeit, ist D2 ein kohlenstoff- und chromreicher Werkzeugstahl. Er wird häufig in Langzeit-Stanzprozessen eingesetzt, da er in der Lage ist, eine scharfe Schneidkante zu erhalten. Er kann jedoch spröde sein und ist möglicherweise nicht die beste Wahl für Materialien, die viele Stöße oder Schläge erzeugen.
   • A2: Ein vielseitiger lufthärtender Werkzeugstahl mit guter Zähigkeit und Stabilität während der Wärmebehandlung. A2 bietet ein Gleichgewicht zwischen Verschleißfestigkeit und Zähigkeit. Er kann nicht wiederkehrenden Belastungen standhalten, die andere kohlenstoffreiche Stähle typischerweise zum Reißen bringen würden.
   • O1: Ein ölhärtender Werkzeugstahl, der eine hervorragende Verschleißfestigkeit bietet und relativ einfach zu bearbeiten ist. Er ist eine gängige Wahl für kleine bis mittlere Produktionsserien, bei denen komplexe Werkzeugformen erforderlich sind.
2. Hartmetall:
   • Wolframcarbid: Dieses äußerst harte und verschleißfeste Material wird für die Großserienproduktion verwendet, da es über längere Zeiträume eine scharfe Schneide behält. Wolframcarbid-Formen sind oft teurer als Werkzeugstahl, aber ihre Langlebigkeit in der Produktion kann die Kosten rechtfertigen.
3. Schnellarbeitsstahl (HSS):
   • M2: Ein Universalschnellarbeitsstahl mit einer guten Kombination aus Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Warmhärte, was ihn für Schneidwerkzeuge wie Gewindebohrer, Bohrer und auch für Stanzvorgänge geeignet macht.
   • M42: Mit einem höheren Kobaltgehalt wird M42 für anspruchsvollere Schneidwerkzeuge verwendet, die eine höhere Warmhärte erfordern und bei denen sehr hohe Schnittgeschwindigkeiten notwendig sind. Dadurch eignet es sich für sehr anspruchsvolle Stanzaufgaben.
4. Aluminium:
   • 7075: Obwohl Aluminiumlegierungen wie 7075 für Serienstanzen nicht so verbreitet sind, werden sie manchmal für Kleinserien oder zum Umformen weicherer Materialien eingesetzt. Aluminium lässt sich schnell bearbeiten und hat eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, verschleißt jedoch viel schneller als Werkzeugstahl oder Hartmetall.

Vergleich dieser Materialien:

• Werkzeugstähle (D2, A2, O1) sind hervorragend für unterschiedliche Stanzvolumen geeignet und bieten ein Gleichgewicht zwischen Kosten, Verschleißfestigkeit und Wartungsfreundlichkeit. Diese verschiedenen Sorten ermöglichen die Auswahl des besten Materials je nach spezifischem Bedarf an Zähigkeit oder Verschleißfestigkeit.
• Wolframkarbid ist am besten für hochvolumige und präzise Stanzvorgänge geeignet, da es seine Schneide länger scharf hält, aber die Anschaffungskosten sind erheblich höher und das Material ist spröder.
• Schnellarbeitsstähle (HSS) (M2, M42) sind ideal für Hochgeschwindigkeits- und Hochtemperaturanwendungen. Sie behalten ihre Härte bei höheren Temperaturen, was ein schnelleres Stanzen ermöglicht, ohne die Werkzeugintegrität zu verlieren.
• Aluminium (7075) wird für spezifische Anwendungen gewählt, bei denen eine schnelle Bearbeitung, geringe Stückzahlen oder eine schonende Behandlung des gestanzten Materials erforderlich sind. Es ist weniger haltbar und in der Regel nicht für das allgemeine Stanzen harter Materialien oder hochvolumige Serien geeignet.

Die Auswahl des geeigneten Materials für eine Stanz- oder Lochform hängt von den Anforderungen des Projekts ab, einschließlich des zu stanzenden Materials, des Produktionsvolumens und der gewünschten Lebensdauer der Form.

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Häufig gestellte Fragen zu Werkstoffen für Stanz- und Lochwerkzeuge

Welche Werkstoffe werden für Stanz- und Lochwerkzeuge verwendet?

Drei Werkstoffgruppen: Werkzeugstähle wie D2 und A2, Hartmetall und Schnellarbeitsstahl. Sie unterscheiden sich in Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Warmfestigkeit, und die richtige Wahl hängt vom Blechwerkstoff, der Blechdicke, der Losgröße und der Steifigkeit der Presse ab.

Wann sollte der Werkzeugstahl D2 verwendet werden?

D2 ist ein hochkohlenstoffhaltiger, hochchromhaltiger Werkzeugstahl mit sehr hoher Verschleiß- und Abriebfestigkeit. Er ist die übliche Wahl für das Stanzen in großen Serien, bei dem die Standzeit der Schneidkanten und die Maßhaltigkeit über Hunderttausende von Hüben wichtiger sind als die Zähigkeit.

Wann ist A2 die bessere Wahl?

A2 ist lufthärtend, verzieht sich daher beim Härten weniger und bietet eine bessere Zähigkeit als D2. Es eignet sich für Stempel und Matrizen, die Schlagbelastung oder unterbrochenen Schnitten ausgesetzt sind, sowie für mittlere bis lange Serien, bei denen die Rissbeständigkeit wichtiger ist als maximaler Abriebwiderstand.

Wann ist Hartmetall sinnvoll?

Hartmetall bietet den höchsten Verschleißwiderstand und die höchste Härte und damit die längste Standzeit in der Großserienfertigung. Es ist jedoch auch spröder und deutlich teurer, sodass es sich nur bei einer steifen Presse, stabiler Bandzuführung und einer Seriengröße lohnt, die die Werkzeugkosten rechtfertigt.

Wie wählt man zwischen Standzeit und Werkzeugkosten?

Stimmen Sie das Matrizenmaterial auf die abrasive Belastung ab: Härteres und dickeres Blech oder abrasive Beschichtungen sprechen für D2 oder Hartmetall, während kurze Serien und schlagbelastete Stempel A2 begünstigen. Die Entscheidung sollte auf Basis der Kosten pro tausend Hübe getroffen werden, nicht auf Basis des Kaufpreises des Matrizenblocks.