Verständnis von Hartmetall-Einsätzen in Stanzwerkzeug-Anwendungen

Wenn Ihre Stanzoperation anfängt, ungleichmäßige Teile zu produzieren, oder Sie eine beschleunigte Abnutzung der Schneidkanten bemerken, liegt die Ursache oft in einer kritischen Komponente: dem Hartmetall-Einsatz. Doch was genau sind diese Komponenten und warum sind sie so entscheidend für die Leistung Ihres Werkzeugs?

Hartmetall-Einsätze für Stanzwerkzeuge sind präzisionsgefertigte Verschleißteile, die hauptsächlich aus Wolframkarbid bestehen und so konzipiert sind, dass sie an hochbelasteten Kontaktstellen im Werkzeugkörper montiert werden, wo sie die Hauptlast wiederholter Schneid-, Umform- und Ausstoßvorgänge aufnehmen.

Was sind Hartmetall-Einsätze in Stanzanwendungen

Stellen Sie sich ein Stanzwerkzeug als zweigeteilte Einheit vor: den strukturellen Körper und die Arbeitsoberflächen. Der Werkzeugkörper sorgt für Steifigkeit und beherbergt alle beweglichen Komponenten, während Hartmetall-Einsätze als tatsächliche Schneidkanten und Verschleißflächen fungieren, die mit dem Werkstückmaterial in Kontakt kommen. Diese Trennung ist bewusst vorgenommen und äußerst strategisch.

Hartmetall-Einsätze bestehen aus harten Hartmetallpartikeln, die durch einen metallischen Bindemittel, typischerweise Kobalt, miteinander verbunden sind. Diese Kombination erzeugt ein Material, das außergewöhnliche Härte bietet und gleichzeitig genügend Zähigkeit besitzt, um den wiederholten Stoßkräften standzuhalten, die beim Stanzvorgang auftreten. Ein einzelner Hartmetall-Einsatz kann je nach Anwendung das Zehn- bis Zwanzigfache der Lebensdauer herkömmlicher Werkzeugstahlbauteile übertreffen.

Sie finden Hartmetallspitzen an Stempelspitzen, Schneidkanten der Matrizen, Umformstationen und an allen anderen Stellen, an denen das Werkzeug direkt mit dem Blech in Kontakt steht. Diese Bereiche weisen während der Produktion die höchsten Spannungskonzentrationen und Verschleißraten auf.

Die Rolle austauschbarer Verschleißteile im Werkzeugdesign

Warum nicht einfach die gesamte Matrize aus Hartmetall herstellen? Die Antwort liegt in der praktischen Anwendbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Hartmetall ist deutlich teurer als Werkzeugstahl und erheblich schwieriger in komplexe Formen zu bearbeiten. Indem nur an kritischen Verschleißstellen austauschbare Hartmetalleinsätze verwendet werden, erreichen Hersteller das Beste aus beiden Welten: eine kostengünstige Konstruktion der Matrize mit hervorragender Verschleißfestigkeit genau dort, wo es am wichtigsten ist.

Wenn ein Hartmetalleinsatz schließlich so stark verschlissen ist, dass er nicht mehr innerhalb akzeptabler Toleranzen arbeitet, entfernen Sie ihn einfach und installieren einen neuen Einsatz. Dieser modulare Ansatz minimiert Ausfallzeiten im Vergleich zur Aufarbeitung oder zum Austausch eines kompletten Matrizenabschnitts. Der Kobaltbindemittelgehalt Ihrer Einsätze beeinflusst direkt dieses Verschleißverhalten und bestimmt sowohl die Lebensdauer des Einsatzes als auch die Art seines endgültigen Versagens.

In diesem Leitfaden erfahren Sie mehr über die Werkstoffkunde der Hartmetallzusammensetzung, lernen, wie Sie Sorten bestimmten Werkstückwerkstoffen zuordnen, und entdecken praktische Strategien, um vorzeitigen Ausfall zu vermeiden. Das Verständnis dieser Grundlagen verwandelt die Auswahl von Hartmetallschneidplatten von einer Schätzung in eine systematische ingenieurtechnische Entscheidung.

Werkstoffkunde hinter der Hartmetallzusammensetzung und -leistung

Haben Sie sich jemals gefragt, warum zwei Hartmetallschneidplatten, die identisch aussehen, in derselben Stanzanwendung völlig unterschiedlich abschneiden können? Die Antwort liegt in ihrer inneren Zusammensetzung, insbesondere im feinen Gleichgewicht zwischen den Wolframkarbid-Partikeln und dem Kobaltbinder, der alles zusammenhält. Das Verständnis dieses Zusammenhangs gibt Ihnen die Möglichkeit, Sorten auszuwählen, die genau Ihren betrieblichen Anforderungen entsprechen.

Erklärung der Verhältnisse von Wolframkarbid und Kobaltbinder

Stellen Sie sich Hartmetallpartikel als extrem harte Steine vor, die in einem weicheren metallischen Bindemittel eingebettet sind. Die Steine sorgen für Verschleißfestigkeit und Härte, während das Bindemittel – in diesem Fall Kobalt – die Zähigkeit liefert, um Schläge ohne Zerbröckeln absorbieren zu können. Die Anpassung des Verhältnisses zwischen diesen beiden Komponenten verändert grundlegend das Verhalten der Einsätze unter Belastung.

Der Kobaltgehalt in Stanzmatrizen-Einsätzen liegt typischerweise zwischen 6 % und 15 % nach Gewicht. Niedrigere Kobaltanteile von etwa 6 % bis 8 % erzeugen Einsätze mit maximaler Härte und Verschleißfestigkeit. Diese Sorten eignen sich hervorragend für Anwendungen, bei denen Abrieb das Hauptproblem darstellt, wie beispielsweise das Stanzen abrasiver Materialien oder den Betrieb mit extrem hohen Stückzahlen. Allerdings geht dabei etwas Schlagzähigkeit verloren.

Wenn der Kobaltgehalt auf 10 % bis 15 % erhöht wird, werden die Einsätze zunehmend zäher. Sie können stärkere Stoßbelastungen absorbieren, ohne zu splittern oder zu reißen, was sie ideal für schwere Stanzoperationen oder beim Stanzen dickerer Materialien macht. Der Kompromiss ist eine leicht verringerte Verschleißfestigkeit und Härte. Bei Zusammenarbeit mit einem zuverlässigen Hartmetall-Lieferanten werden Sie feststellen, dass dieser mehrere Sorten anbietet, da keine einzelne Zusammensetzung optimal für alle Anwendungen geeignet ist.

Stellen Sie die Auswahl des Kobaltgehalts so ähnlich wie die Wahl zwischen einem Sportwagen und einem Geländewagen vor. Beide bringen Sie ans Ziel, doch jedes Fahrzeug überzeugt unter unterschiedlichen Bedingungen. Ein Schneideinsatz, der bei leichten Feinbearbeitungsoperationen eingesetzt wird, könnte Härte priorisieren, während eine Stanzspitze, die wiederholt starken Stößen ausgesetzt ist, die zusätzliche Zähigkeit eines höheren Kobaltgehalts benötigt.

Wie die Korngröße die Stanzleistung beeinflusst

Neben dem Bindemittelgehalt beeinflusst die Größe der Wolframkarbid-Partikel erheblich die Leistung des Einsatzes. Korngrößen werden typischerweise in vier Kategorien eingeteilt:

• Nanokorn (unter 0,5 Mikrometer): Bietet außergewöhnliche Schärfe und Verschleißfestigkeit für Präzisionsstanzen
• Untermikron (0,5 bis 1,0 Mikrometer): Bietet ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Härte und Zähigkeit für allgemeine Anwendungen
• Feinkorn (1,0 bis 2,0 Mikrometer): Bietet gute Zähigkeit bei mäßiger Verschleißfestigkeit
• Grobkorn (über 2,0 Mikrometer): Maximiert die Zähigkeit für anspruchsvolle Stoßanwendungen

Kleinere Korngrößen lagern dichter zusammen, wodurch weniger Poren entstehen und höhere Härtewerte erreicht werden. Rechteckige Karbidrohlinge, die aus Nanokorn-Materialien bearbeitet werden, behalten länger scharfe Schneidkanten, was entscheidend ist beim Stanzen dünner Materialien oder beim Einhalten enger Maßtoleranzen. Feinere Körner bedeuten jedoch auch ein weniger nachgiebiges Verhalten unter Stoßbelastung.

Grobkörnige Karbide opfern etwas Härte, gewinnen aber eine erhebliche Beständigkeit gegen Abplatzen und Bruch. Wenn Ihr Verfahren starkes Ausstanzen umfasst oder gelegentliche Fehlzuführungen auftreten, die das Werkzeug belasten, bieten grobkörnige Gefüge einen Sicherheitspuffer gegen katastrophalen Ausfall.

Kobaltgehalt	Härte (HRA)	Biegebruchfestigkeit	Empfohlene Anwendungen
6%	92,5 - 93,5	1.500 - 1.800 MPa	Hochleistungs-Stanzen von dünnen Materialien, Präzisionsausstanzung
8%	91,5 - 92,5	1.800 - 2.200 MPa	Universal-Stanzen, Folgeverbundwerkzeuge
10%	90,5 - 91,5	2.200 - 2.600 MPa	Mittlere Stanz- und Umformoperationen mit mäßigem Stoß
12%	89,0 - 90,5	2.600 - 3.000 MPa	Starke Stanzarbeiten, dickere Materialien, höhere Stoßbelastungen
15%	87,0 - 89,0	3.000 - 3.500 MPa	Anwendungen mit starkem Stoß, unterbrochene Schnitte, raue Bedingungen

Beachten Sie, wie die Härte abnimmt, wenn der Kobaltgehalt steigt, während die Biegefestigkeit, die den Widerstand gegen Bruch unter Biegebelastung misst, deutlich ansteigt. Aufgrund dieses umgekehrten Zusammenhangs bieten Hartmetallhersteller eine so große Auswahl an Sorten an. Die richtige Kombination aus Bindemittelgehalt und Korngöße für das jeweilige Werkstückmaterial und die Stanzbedingungen zu wählen, verhindert vorzeitige Ausfälle, die bei ungeeignetem Werkzeug auftreten.

Auswahl von Hartstoffsorten für verschiedene Werkstückmaterialien

Da Sie nun verstehen, wie der Kobaltgehalt und die Korngröße das Einsatzverhalten beeinflussen, stellt sich die nächste praktische Frage: Welche Sorte eignet sich am besten für das jeweilige Material, das Sie umformen? Die Antwort hängt stark von den Werkstückeigenschaften ab, da unterschiedliche Metalle ganz unterschiedliche Anforderungen an Ihre Werkzeuge stellen.

Das Umformen von Baustahl erzeugt mäßigen abrasiven Verschleiß. Edelstahl gestanzt wird erzeugt intensive Hitze und Anrisse. Das Umformen von Aluminium verursacht Adhäsionsprobleme. Jedes Szenario erfordert eine andere Hartstoffformulierung, und eine falsche Wahl führt entweder zu vorzeitigem Verschleiß oder unerwartetem Abplatzen. Lassen Sie uns die Auswahlkriterien für die gängigsten Werkstückmaterialien durchgehen.

Hartstoffauswahl für das Umformen von Stahl und Edelstahl

Wenn Sie Kohlenstoffstahl oder niedriglegierten Stahl stanzen, dominiert der abrasive Verschleiß die Ausfallart. Die auf Stahloberflächen vorhandenen Eisenoxide und Zunder wirken wie Schleifpapier auf Ihre Schneidkanten und schleifen sie mit jedem Hub allmählich ab. Priorisieren Sie für diese Anwendungen härtere Hartmetallsorten mit geringerem Kobaltgehalt, typischerweise im Bereich von 6 % bis 10 %.

Submikron- bis Feinkornstrukturen eignen sich hier besonders gut. Sie behalten länger scharfe Schneidkanten, erzeugen sauberere geschnittene Oberflächen und eine engere Dimensionskontrolle. Wenn Ihr Betrieb Hochvolumenproduktionen bei dünnwandigem Stahl umfasst, bietet ein Schneideinsatz aus nanokristallinem Hartmetall mit 6 % Kobalt maximale Standzeit, bevor ein Austausch oder Nachschleifen erforderlich wird.

Edelstahl stellt eine völlig andere Herausforderung dar. Die Neigung zur Kaltverfestigung bedeutet, dass das Material beim Verformen zunehmend härter wird. Dies führt zu höheren Schnittkräften und stärker lokalisierten Spannungen an den Schneidkanten Ihrer Einsätze. Zusätzlich fördert der Chromgehalt von Edelstahl die Adhäsion an Hartmetallflächen, was zu Kaltverschweißung und Materialanhäufung führt und den Verschleiß beschleunigt.

Berücksichtigen Sie bei der Stanzbearbeitung von Edelstahl folgende Anpassungen:

• Erhöhen Sie den Kobaltgehalt auf 10 % bis 12 %, um eine größere Zähigkeit gegenüber höheren Schnittkräften zu erreichen
• Wählen Sie feinkörnige Strukturen, die eine ausgewogene Kantenhaltigkeit mit Spännebeständigkeit bieten
• Stellen Sie eine ausreichende Schmierung sicher, um Adhäsion und Wärmeentwicklung zu minimieren
• Erwägen Sie beschichtete Einsätze, die die Reibung an der Grenzfläche zwischen Werkzeug und Werkstück verringern

Hochfeste Legierungen, einschließlich hochfester Stähle, die in der Automobilindustrie verwendet werden, erfordern die robustesten Sorten in Ihrem Werkzeugsortiment. Die extremen Kräfte, die zum Scheren dieser Materialien benötigt werden, können härtere Hartmetallformulierungen anreißen oder absplittern. Ein Wechsel zu einem Kobaltgehalt von 12 % bis 15 % bietet die erforderliche Schlagzähigkeit, um diese anspruchsvollen Bedingungen zu bewältigen, auch wenn dadurch etwas Verschleißfestigkeit verloren geht.

Optimierung der Schneidplatte für Anwendungen mit Aluminium und Kupfer

Weichere Metalle wie Aluminium und Kupfer scheinen Werkzeugen gegenüber besonders schonend zu sein, verursachen jedoch ihre eigenen spezifischen Probleme. Das Hauptproblem bei Aluminium ist die Adhäsion. Das weiche Metall neigt dazu, an Hartmetalloberflächen anzulagern, sich an den Schneidkanten abzulagern und schließlich Teilchen aus der Schneidplatte selbst herauszuziehen. Dieser Mechanismus des adhäsiven Verschleißes unterscheidet sich grundlegend vom abrasiven Verschleiß, wie er bei Stahl auftritt.

Bei der Aluminium-Feinblechbearbeitung sind scharfe Schneiden entscheidend. Feinkorn- und submikronfeine Hartmetallsorten mit niedrigem Kobaltgehalt erzeugen die erforderlichen scharfen Schneiden, um das Aluminium sauber abzuteilen, ohne dass sich Material ansammelt. Viele Betriebe erzielen auch gute Ergebnisse mit polierten Schneideneinsätzen, die die Reibung verringern und es schwieriger machen, dass Aluminium anhaftet.

Kupfer und Messing verhalten sich bezüglich der Anhaftung ähnlich wie Aluminium, bringen jedoch eine zusätzliche Überlegung mit sich: Diese Materialien verhärten sich bei mäßigen Raten und können beim Stanzen dicker Bleche unerwartet hohe Schneidkräfte erzeugen. Ein Schneideneinsatz mit 8 % bis 10 % Kobaltgehalt bewältigt Kupferlegierungen in der Regel gut, bietet ausreichende Zähigkeit für die Umformkräfte und bewahrt gleichzeitig die notwendige Schärfe der Schneide, um Materialanhäufung zu verhindern.

Interessanterweise ähneln die Prinzipien bei der Hartmetallauswahl für Stanzanwendungen jenen, die für Dreh- und andere spanabhebende Bearbeitungsverfahren verwendet werden. Ebenso wie Hartmetallschneidplatten für Drehmaschinenanwendungen auf das zu bearbeitende Werkstückmaterial abgestimmt sein müssen, erfordern Stanzwerkzeuge eine sorgfältige Materialpaarung. Die physikalischen Gesetzmäßigkeiten der Metallumformung bleiben dabei in allen Fertigungsprozessen gleich.

Wie Materialdicke und Stanzgeschwindigkeit die Auswahl beeinflussen

Neben der Zusammensetzung des Werkstücks beeinflussen zwei betriebliche Parameter Ihre Werkstoffauswahl maßgeblich: Materialdicke und Stanzgeschwindigkeit.

Dickere Materialien erfordern eine größere Kraft zum Scheren oder Formen, was sich direkt in höheren Spannungskonzentrationen an den Ecken Ihres Einsatzes äußert. Beim Stanzen von dickem Material sollten Sie auf zähigere Sorten mit höherem Kobaltgehalt umsteigen. Die erhöhte Querzugfestigkeit verhindert Kantenausbrüche unter diesen höheren Belastungen. Dünnere Materialien hingegen erzeugen pro Hub weniger Aufprall, wodurch Sie die Verschleißfestigkeit mit härteren, kobaltarmeren Zusammensetzungen priorisieren können.

Die Stanzgeschwindigkeit beeinflusst die Wärmeentwicklung und die Häufigkeit der Belastungsspitzen. Hochgeschwindigkeits-Progressivwerkzeuge führen Hunderte Zyklen pro Minute durch und erzeugen signifikante Wärme an den Schneidkanten. Diese thermische Beanspruchung kann Mikrorisse in Hartmetall verursachen, wenn es zu hart und spröde ist. Schnellere Vorgänge profitieren im Allgemeinen von etwas zäheren Sorten, die Temperaturwechsel besser verkraften.

Werkstoff	Empfohlener Kobaltgehalt %	Bevorzugte Korngröße	Hauptverschleißart	Wichtige Auswahlkriterien
Milder Kohlenstoffstahl	6 % - 8 %	Submikron bis Fein	Schleifmittel	Härte maximieren für lange Standzeit
Edelstahl	10 % - 12 %	Fein	Kleb- + Schleifmittel	Zähigkeit im Gleichgewicht mit Fressfestigkeit
Aluminiumlegierungen	6 % - 8 %	Nano bis Submikron	Kleber	Scharfe Kanten, polierte Oberflächen, ausreichende Schmierung
Kupfer und Messing	8 % - 10 %	Submikron bis Fein	Kleber	Kantenschärfe mit mittlerer Zähigkeit
Hochfeste Legierungen	12 % - 15 %	Fein bis Grob	Stoß- + Schleifbelastung	Zähigkeit vor Härte priorisieren

Abwägung zwischen Verschleißfestigkeit und Abplatzbeständigkeit

Jede Auswahl einer Hartmetallsorte beinhaltet einen grundlegenden Kompromiss. Hartere Sorten mit geringerem Kobaltgehalt widerstehen dem allmählichen Verschleiß hervorragend, sind jedoch anfällig gegenüber plötzlichen Stoßbelastungen oder Kantenabplatzungen. Zähere Sorten mit höherem Kobaltgehalt überleben Schockbelastungen, verschleißen aber schneller im Normalbetrieb.

Stellen Sie sich folgende Fragen bei der Bewertung von Optionen für Hartmetallschneideinsätze:

• Ist Ihre Anwendung durch gleichmäßige, vorhersehbare Belastungen gekennzeichnet, oder treten gelegentlich Vorschubstörungen und Doppelschläge auf?
• Ist Ihre Presse ordnungsgemäß gewartet und spielfrei justiert, oder weist sie Spiel auf, das eine nicht-zentrische Belastung verursacht?
• Stanzen Sie einheitliches Material, oder variiert die Materialstärke innerhalb Ihres Eingangslagers?
• Wie kritisch ist eine gratfreie Kantenqualität im Vergleich zur Maximierung der Zeit zwischen Nachschleifvorgängen?

Geschäfte mit gut gewarteter Ausrüstung, konstanter Materialzufuhr und engen Prozesskontrollen können auf härtere Sorten setzen und die maximale Werkzeuglebensdauer ausschöpfen. Betriebe, die unter wechselnden Bedingungen oder mit älteren Pressen arbeiten, profitieren von der Sicherheit, die zähere Sorten bei unerwarteten Belastungsereignissen bieten.

Das Verständnis dieser materialspezifischen Anforderungen und betrieblichen Kompromisse ermöglicht es Ihnen, fundierte Entscheidungen bei der Sortenauswahl zu treffen. Doch selbst die perfekte Hartmetallsorte wird nicht optimal funktionieren, wenn sie mit einem ungeeigneten Matrizen-Design arbeiten muss. Unterschiedliche Matrizenkonfigurationen erzeugen einzigartige Spannungsmuster und Verschleißbedingungen, die Ihre Einsatzwerkzeugauswahl weiter beeinflussen.

Hartmetall-Einsätze im Vergleich zu Werkzeugstahl und alternativen Materialien

Sie haben also die richtige Hartmetallqualität für Ihr Werkstückmaterial ermittelt, aber hier ist eine Frage, die oft übersehen wird: Sollten Sie überhaupt Hartmetall verwenden? Obwohl Hartmetallschneideinsätze in Hochleistungs-Stanzanwendungen dominieren, sind sie nicht immer die wirtschaftlichste Wahl. Wenn Sie verstehen, wann sich Hartmetall lohnt und wann alternative Materialien einen besseren Wert bieten, können Sie Ihr Werkzeugbudget gezielter einsetzen.

Betrachten wir, wie sich Hartmetall im Vergleich zu den gängigsten Alternativen schlägt: D2-Werkzeugstahl, M2-Schnellarbeitsstahl (HSS) und hochentwickelte Keramiken. Jedes Material besetzt eine spezifische Nische in Stanzwerkzeug-Anwendungen, und die beste Wahl hängt von Ihren Produktionsmengen, dem Werkstückmaterial und den Toleranzanforderungen ab.

Hartmetall vs. Werkzeugstahl im Hochvolumen-Stanzen

Werkzeugstähle wie D2 werden seit Jahrzehnten in Stanzoperationen eingesetzt. Sie sind relativ einfach zu bearbeiten, können wärmebehandelt werden, um eine respektable Härte zu erreichen, und verursachen deutlich geringere Kosten als Hartmetall. Für Prototypenserien oder Kleinserienproduktion ist D2-Werkzeugstahl oft die wirtschaftlich sinnvolle Wahl.

Wenn jedoch die Produktionsmengen in den Bereich von Hunderttausenden oder Millionen Teilen steigen, ändert sich die Kalkulation erheblich. Ein D2-Einsatz muss möglicherweise alle 50.000 bis 100.000 Hub neu geschliffen werden, während ein geeigneter Hartmetallschneider für denselben Arbeitsgang 500.000 bis über 1.000.000 Hub ohne Wartung durchlaufen kann. Jeder Nachschleifvorgang bedeutet Produktionsausfall, Arbeitskosten und potenzielle Maßabweichungen aufgrund veränderter Werkzeuggeometrie.

Stellen Sie sich folgendes Szenario vor: Sie betreiben eine Stanzmaschine mit 400 Hüben pro Minute zur Herstellung von Automobilhalterungen. Mit D2-Einsätzen müssten Sie möglicherweise alle ein bis zwei Schichten zum Nachschleifen anhalten. Wechseln Sie zu Hartmetall, läuft dieselbe Station wochenlang ohne Eingriff. Die Werkzeugkosten pro Bauteil sinken deutlich, obwohl Hartmetall einen höheren Anschaffungspreis hat.

Die Gewinnschwelle liegt typischerweise zwischen 100.000 und 250.000 Bauteilen, abhängig von der spezifischen Anwendung. Bei Stückzahlen über dieser Schwelle kompensiert die deutlich längere Standzeit von Hartmetall mehr als dessen höheren Preis. Unterhalb dieses Bereichs gewinnt oft der niedrigere Anschaffungspreis und die einfachere Bearbeitbarkeit von Werkzeugstahl.

Wann Keramik- oder HSS-Alternativen sinnvoll sind

M2-Schnellarbeitsstahl nimmt eine Zwischenstellung zwischen herkömmlichem Werkzeugstahl und Hartmetall ein. Er bietet eine bessere Warmhärte als D2, was bedeutet, dass er seine Schneidfähigkeit beibehält, selbst wenn sich bei Hochgeschwindigkeitsoperationen Wärme aufbaut. Für Anwendungen, bei denen Wärmeentwicklung ein Problem darstellt, aber die Kosten für Hartmetall als zu hoch erscheinen, stellt M2 einen praktikablen Kompromiss dar.

HSS eignet sich besonders gut für Umformprozesse, bei denen der Werkzeugeinsatz weniger abrasiven Verschleiß erfährt, aber dennoch Verformungen unter Last widerstehen muss. Ziehformen und Biegestationen, bei denen kein eigentlicher Schnittvorgang stattfindet, funktionieren oft ausreichend mit M2-Bauteilen und das zu einem Bruchteil der Kosten von Hartmetall.

Keramische Materialien stellen das genaue Gegenteil von Werkzeugstahl dar. Sie sind äußerst hart und verschleißfest, übertreffen sogar die härtesten Hartmetallqualitäten. Allerdings sind Keramiken auch außergewöhnlich spröde. Bei Stanzanwendungen, die irgendeine Stoßbelastung, Schock oder Vibration beinhalten, neigen keramische Einsätze dazu, katastrophal zu reißen oder zu zerspringen.

Wo überzeugen Keramiken? Bei hochspezialisierten Anwendungen, bei denen abrasive Materialien unter sehr kontrollierten Bedingungen mit minimalem Aufprall gestanzt werden. Einige Anwendungen im Bereich der Elektronikstanzung, bei denen keramische Substrate oder stark gefüllte Kunststoffe verarbeitet werden, profitieren von keramischen Werkzeugen. Für die gängige Metallstanzung sind Keramiken jedoch zu spröde, um praktisch einsetzbar zu sein.

Interessanterweise kommen rechteckige Schneideinsätze aus Hartmetall in manchen Werkzeuganwendungen gelegentlich keramische Materialien zum Einsatz, wenn es um leichte Endbearbeitungsschnitte an gehärteten Oberflächen geht. Diese Fälle stellen jedoch Nischenanwendungen dar und keine typischen Stanzszenarien.

Material	Härte (HRC/HRA)	Robustheit	Verschleißfestigkeit	Relativer Preis	Typische Werkzeuglebensdauer (Hubzahlen)
D2 Werkzeugstahl	58-62 HRC	Gut	- Einigermaßen	1x (Basiswert)	50.000 - 150.000
M2 HSS	62-65 HRC	Gut	Mittel-Hoch	1,5x - 2x	75.000 - 200.000
Karbid (10 % Co)	90-91 HRA	- Einigermaßen	Exzellent	5x - 10x	500.000 - 2.000.000
Keramisch	93-95 HRA	Schlecht	Herausragend	8x - 15x	Variabel (spröde)

Die wirtschaftliche Entscheidung treffen

Bei der Bewertung von Hartmetallschneidern im Vergleich zu Alternativen sollten die Gesamtkosten pro Bauteil berechnet werden, anstatt sich ausschließlich auf den Anschaffungspreis der Schneideinsätze zu konzentrieren. Berücksichtigen Sie:

• Stillstandkosten: Welche Kosten verursacht jeder Produktionsstopp durch entgangene Leistung?
• Kosten für Rezyklierung: Arbeitskraft, Maschinenlaufzeit und Logistik für die Werkzeugnachbearbeitung
• Qualitätskonsistenz: Verursacht Werkzeugverschleiß eine dimensionsmäßige Abweichung, die häufigere Justierungen erforderlich macht?
• Ausschussraten: Erzeugen abgenutzte Werkzeuge mehr Ausschuss vor dem Austausch?

Hochdurchsatzanlagen in der Automobil- und Hausgeräteindustrie bevorzugen nahezu durchgängig Hartmetall, trotz dessen höherer Preise. Die Kalkulation stimmt einfach eher, wenn Millionen identischer Teile produziert werden. Umgekehrt pflegen Werkstätten mit wechselnden Kleinserien oft eine Mischung aus Werkzeugstahl- und Hartmetallwerkzeugen und setzen jedes dort ein, wo es wirtschaftlich am sinnvollsten ist.

Ein oft übersehener Faktor ist die Nachschleifbarkeit. Einsätze aus Werkzeugstahl können zahlreiche Male nachgeschliffen werden, bis die Geometrie nicht mehr verwendbar ist. Hartmetall erlaubt aufgrund seiner Härte weniger Nachschlüsse, benötigt jedoch spezialisierte Diamantschleifanlagen. Falls Ihre Werkstatt über keine Hartmetall-Nachschleifmöglichkeit verfügt, müssen Sie externe Servicekosten oder die Kosten für Neubeschaffung gegenüber der Nachbearbeitung berücksichtigen.

Letztendlich hängt die richtige Materialwahl von Ihrem spezifischen Produktionskontext ab. Hartmetall dominiert bei hohen Stückzahlen, wenn Präzision entscheidend ist und Stillstandszeiten mit hohen Kosten verbunden sind. Werkzeugstahl bleibt bei niedrigeren Stückzahlen und in Anwendungen wettbewerbsfähig, bei denen seine Grenzen die Qualität nicht beeinträchtigen. Keramiken sind für Spezialfälle reserviert, bei denen ihre extreme Härte ihre Sprödigkeit rechtfertigt.

Nachdem die Materialauswahl geklärt ist, geht es als nächstes darum, wie unterschiedliche Werkzeugkonfigurationen Ihre Anforderungen an die Einsätze beeinflussen. Progressive Werkzeuge, Transferwerkzeuge und Verbundwerkzeuge erzeugen jeweils einzigartige Spannungsmuster, die sowohl die Wahl der Hartmetallsorte als auch die Strategien zur Positionierung der Einsätze beeinflussen.

Anwendungsrichtlinien für Progressive, Transfer- und Verbundwerkzeuge

Sie haben die richtige Hartmetallqualität für Ihr Werkstückmaterial ausgewählt und geprüft, ob sich Hartmetall hinsichtlich Ihrer Produktionsmengen wirtschaftlich lohnt. Nun folgt eine Frage, die selbst erfahrene Werkzeugkonstrukteure vor Herausforderungen stellt: Wie beeinflusst Ihre Werkzeugkonfiguration die Platzierung, Geometrie und die Auswahl der Hartmetalleinsätze? Progressiv-, Transfer- und Kombinationswerkzeuge erzeugen jeweils unterschiedliche Spannungsmuster, die maßgeschneiderte Ansätze bei der Integration von Hartmetall erfordern.

Stellen Sie es sich so vor: Derselbe Hartmetalltyp, der bei einer einfachen Stanoperation hervorragende Leistungen erbringt, könnte an einer Umformstation eines Progressivwerkzeugs vorzeitig versagen. Wenn Sie diese anwendungsspezifischen Anforderungen verstehen, können Sie Ihre Metallstempel und -matrizen optimal positionieren, um maximale Lebensdauer und gleichbleibende Teilequalität zu gewährleisten.

Hartmetalleinsatzüberlegungen für Progressivwerkzeuge

Progressive Werkzeuge bewegen das Bandmaterial durch mehrere Stationen, wobei an jeder Station unterschiedliche Operationen durchgeführt werden. Diese Konfiguration führt zu einer faszinierenden Herausforderung hinsichtlich des Verschleißmusters, da jede Station grundverschiedenen Belastungen ausgesetzt ist.

Die ersten Stationen führen typischerweise Stanz- und Ausbruchoperationen durch, wodurch die Stempel hoher Scherbelastung und abrasivem Verschleiß ausgesetzt sind. In den mittleren Stationen erfolgen oft Umform-, Biege- oder Prägoperationen, bei denen die Werkzeuge eher gleichmäßigen Druckbelastungen als plötzlichen Stößen unterliegen. Die letzten Stationen können Trenn- oder Beschneideoperationen umfassen, bei denen Scherkraft mit möglicher Kantenbelastung durch akkumulierte Positionierfehler des Bandes kombiniert wird.

Was bedeutet dies für Ihre Hartmetalleinsatz-Strategie? Wahrscheinlich benötigen Sie unterschiedliche Hartmetallgüten für verschiedene Stationen, statt eine universelle Lösung einzusetzen. Berücksichtigen Sie folgende stationenspezifische Richtlinien:

• Stanzstationen: Härtere Sorten mit 6 % bis 8 % Kobaltgehalt überzeugen hier. Die wiederholte Stanzaktion erzeugt gleichmäßigen abrasiven Verschleiß, und schärfere Kanten erzeugen saubere Löcher mit weniger Graten.
• Formstationen: Mittlere Sorten mit 10 % bis 12 % Kobalt bewältigen den andauernden Druck und mögliche seitliche Belastungen besser. Diese Stationen sind selten scharfen Stößen beim Durchlöchern ausgesetzt, müssen jedoch einer Verformung unter Last widerstehen.
• Trennstationen: Zähere Sorten mit etwa 10 % Kobalt bieten Schutz gegen die akkumulierten Bandpositionierungsabweichungen, die an der endgültigen Trennstelle zu exzentrischer Belastung führen.

Der Bandfortschritt bringt zudem eine besondere Überlegung mit sich: Stationen nahe dem Bandeinzug erhalten sauberes, gleichmäßigeres Material, während nachgeschaltete Stationen auf kaltverfestigtes Material treffen, das bereits mehrfach gestanzt, gebogen und geformt wurde. Diese progressive Verfestigung erhöht die Schneidkräfte an späteren Stationen, was manchmal den Einsatz zäherer Hartmetallsorten rechtfertigt, selbst bei Operationen, bei denen normalerweise härtere Einsätze bevorzugt würden.

Montageverfahren sind bei Progressivstempeln von erheblicher Bedeutung. Hartmetallstempel müssen so fest befestigt werden, dass jegliche Bewegung während des Betriebs verhindert wird, gleichzeitig aber weiterhin austauschbar für Wartungszwecke bleiben. Presssitzmontage eignet sich gut für kleinere Stempel, während größere Einsätze häufig mechanische Halterungen mit Schrauben oder Klemmen verwenden. Der Montageansatz beeinflusst, wie Spannungen durch den Einsatz übertragen werden, und wirkt sich somit auf Verschleißmuster und Ausfallarten aus.

Anforderungen an Einsätze für Transfer- und Verbundstempel

Transferstempel bewegen einzelne Bleche zwischen Stationen, anstatt einen kontinuierlichen Bandzug zu verwenden. Dieser grundlegende Unterschied verändert die Spannungsdynamik, der Ihre Hartmetalleinsätze ausgesetzt sind.

Ohne die inhärente Führung durch das Band muss jedes Rohlingteil an jeder Station exakt positioniert werden. Jeder Positionierungsfehler führt direkt zu einer exzentrischen Belastung Ihrer Hartmetallstempel. Diese Gegebenheit treibt die Anwendung von Transferwerkzeugen in Richtung robusterer Hartmetallsorten, die gelegentliche Fehlausrichtungen ohne Absplittern verkraften können. Selbst wenn Ihr Transfersystem mit hervorragender Präzision arbeitet, bietet ein gewisser Sicherheitspuffer an Zähigkeit Schutz gegen die unvermeidlichen Positionsabweichungen, die über Millionen von Zyklen auftreten.

Transferwerkzeuge verarbeiten typischerweise größere und schwerere Rohlinge als progressiv arbeitende Werkzeuge. Die erhöhte Masse bedeutet bei jedem Hub ein größeres Trägheitsmoment, was im Moment des Kontakts zu höheren Stoßkräften führt. Ihre Metallstempel und Matrizen müssen diese Energie schadlos absorbieren, weshalb für die meisten Stationen Sorten mit einem Kobaltgehalt zwischen 10 % und 12 % bevorzugt werden.

Verbundwerkzeuge stellen eine weitere, deutlich unterschiedliche Herausforderung dar. Diese Werkzeuge führen mehrere Operationen gleichzeitig in einem Hub durch, typischerweise kombiniertes Scherschneiden mit Durchbohren oder Schneiden mit Umformen. Die gleichzeitige Natur dieser Vorgänge erzeugt komplexe Spannungszustände, die Einfachoperationen niemals erfahren.

Wichtige Aspekte bei Hartmetalleinsätzen für Verbundwerkzeuge sind:

• Gleichzeitige Belastung: Mehrere Schneidkanten greifen gleichzeitig in das Werkstück ein, was ausgewogene Kräfte erfordert, um seitliche Bewegungen zu verhindern. Die Einsätze müssen symmetrisch positioniert sein, um die Lasten gleichmäßig zu verteilen.
• Spannungswechselwirkung: Wenn Durchbohren gleichzeitig mit Scherschneiden erfolgt, beeinflusst der Materialfluss einer Operation den Spannungszustand benachbarter Operationen. Zähere Sorten helfen, diese wechselwirkenden Kräfte aufzunehmen.
• Auswerferanforderungen: Verbundwerkzeuge müssen Teile und Ausschuss unter beengten Platzverhältnissen auswerfen. An Auswerf- oder Abstreifvorgängen beteiligte Hartmetallflächen benötigen eine gute Oberflächenqualität, um Verklemmungen zu vermeiden.
• Wärmeanhäufung: Mehrere gleichzeitige Operationen erzeugen mehr Wärme in einem kleineren Bereich als verteilte Operationen. Ziehen Sie Sorten mit leicht höherem Kobaltgehalt in Betracht, um thermischen Belastungswechseln standzuhalten.

Typische Ausfallstellen bei Kombinationswerkzeugen konzentrieren sich dort, wo die Operationen aufeinandertreffen. Die Übergangsstelle zwischen einer Schneidkante und einer benachbarten Umformfläche beispielsweise erfährt komplexe Spannungszustände, die keine der beiden Operationen allein verursachen würde. Die Positionierung von Hartmetalleinsätzen über diese Übergänge hinweg mit durchgängigen Abschnitten, anstatt separate Einsätze an der hochbelasteten Übergangsstelle zusammenzuführen, verbessert die Zuverlässigkeit erheblich.

Wie Pressparameter die Auswahl und Positionierung von Einsätzen beeinflussen

Ihre Hartmetallauswahl steht nicht isoliert von der Presse, die sie antreibt. Presskraft, Geschwindigkeit und Hublänge beeinflussen alle, wie Ihre Einsätze funktionieren und verschleißen.

Die Presskraft beeinflusst direkt die Kraft, die über Ihre Werkzeuge übertragen wird. Anwendungen mit höherer Tonnage, insbesondere solche, die nahe der Nennkapazität der Presse liegen, erfordern robustere Hartmetallqualitäten. Eine 200-Tonnen-Presse mit einer Belastung von 180 Tonnen lässt nur geringen Spielraum für Kraftspitzen durch Materialschwankungen oder leichte Fehlausrichtungen. In solchen Fällen bieten Hartmetallstempel mit einem Kobaltgehalt von 12 % bis 15 % die notwendige Bruchfestigkeit.

Die Stanzgeschwindigkeit beeinflusst sowohl die Wärmeentwicklung als auch die Häufigkeit der mechanischen Belastung. Hochgeschwindigkeitspressen, die mit 400 oder mehr Hüben pro Minute arbeiten, unterziehen die Einsätze einem schnellen thermischen Wechsel, der bei spröden Qualitäten zu Mikrorissen führen kann. Schnellere Operationen profitieren in der Regel von Sorten mit etwas höherem Kobaltgehalt im Vergleich zu denselben Operationen bei niedrigerer Geschwindigkeit. Die erhöhte Zähigkeit gleicht die Ansammlung thermischer Spannungen aus.

Die Hublänge beeinflusst die Geschwindigkeit, mit der Stöße auf das Werkstück treffen. Längere Hübe ermöglichen es den Stößeln, sich vor dem Aufprall stärker zu beschleunigen, wodurch die Momentankräfte im Zeitpunkt des Eingriffs zunehmen. Bei Schnappdurchlaufpressen und Hochgeschwindigkeits-Stanzoperationen ist eine sorgfältige Auswahl der Hartmetallqualität erforderlich, wobei zähere Zusammensetzungen Schutz gegen erhöhte Schlagenergien bieten.

Berücksichtigen Sie diese pressenbezogenen Faktoren bei der Positionierung Ihrer Hartmetalleinsätze:

• Kraftverteilung: Platzieren Sie die wichtigsten Hartmetallkomponenten in Bereichen, in denen sich die Presskraft gleichmäßig konzentriert, statt dort, wo die Platte durchbiegen oder abweichen könnte.
• Empfindlichkeit gegenüber Ausrichtung: Ältere Pressen mit verschlissenen Führungsbahnen oder übermäßigem Spiel erfordern durchgehend zähere Einsätze, um exzentrische Belastungen auszugleichen.
• Schmierstoffzufuhr: Platzieren Sie Einsätze dort, wo die Schmierung wirksam ankommt. Ungesättigte Schneiden verschleißen deutlich schneller und laufen heißer.
• Zugänglichkeit: Installieren Sie häufig zu wechselnde Einsätze an Positionen, die einen relativ schnellen Austausch ohne umfangreiche Werkzeugdemontage ermöglichen.

Die Abstimmung Ihrer Hartmetall-Einsatzstrategie auf Werkzeugtyp und Presseneigenschaften schafft einen ganzheitlichen Ansatz zur Verhinderung vorzeitiger Ausfälle. Selbst die sorgfältig geplante Installation zeigt jedoch irgendwann Verschleiß. Die Unterscheidung zwischen normalem Verschleißverlauf und Anzeichen für abnormale Ausfälle ermöglicht es Ihnen, rechtzeitig einzugreifen, bevor die Qualität leidet oder ein katastrophaler Schaden entsteht.

Ausfallarten: Fehlerbehebung und Wartungsstrategien

Ihre Hartmetall-Einsätze arbeiten genau wie vorgesehen und schneiden kontinuierlich Material nach jedem Hub. Dann ändert sich etwas. Vielleicht fallen Ihnen nun Grate an Teilen auf, die zuvor sauber waren. Eventuell klingt die Presse leicht anders, oder Maßabweichungen beginnen sich zu entwickeln. Diese subtilen Signale treten oft vor schwerwiegenderen Problemen auf, und eine frühzeitige Erkennung kann den Unterschied zwischen einer geplanten Wartungspause und einer kostspieligen Notreparatur ausmachen.

Das Verständnis dafür, wie Hartmetall-Einsätze versagen und – noch wichtiger – warum sie versagen, verwandelt Ihren Wartungsansatz von reaktiver Schadensbekämpfung hin zu proaktiver Prävention. Lassen Sie uns die charakteristischen Verschleißformen untersuchen, auf die Sie stoßen werden, sowie die Fehlerbehebungsstrategien, die Ihre Schneideinsätze auf höchstem Leistungsniveau halten.

Verschleißmuster und Ausfallindikatoren identifizieren

Nicht alle Abnutzung ist gleich. Normale Abnutzung schreitet allmählich und vorhersehbar voran und warnt Sie rechtzeitig, bevor die Qualität leidet. Unnormale Abnutzung beschleunigt sich unerwartet und deutet oft auf zugrundeliegende Probleme hin, die sich verschlimmern, wenn sie nicht behoben werden. Die Fähigkeit, zwischen diesen Mustern zu unterscheiden, leitet Ihre Wartungsentscheidungen.

Normaler Verschleiß zeigt sich als allmähliche Abrundung der Schneidkante oder Flankenverschleiß auf den Hartmetallflächen Ihres Einsatzes. Unter Vergrößerung sehen Sie eine glatte, gleichmäßige Abnutzungsfläche, die sich entlang der Schneidkante bildet. Dieser Verschleiß verläuft linear mit der Anzahl der Hübe, sodass Sie bei entsprechender Überwachung mit ausreichender Genauigkeit vorhersagen können, wann der Einsatz gewartet werden muss. Die Teile bleiben auch bei fortschreitendem Verschleiß innerhalb der Toleranzen, obwohl Sie geringfügige Zunahmen der Schneidkräfte oder der Grate Höhe bemerken können.

Unnormale Abnutzung zeigt sich unterschiedlich. Möglicherweise beobachten Sie lokal begrenzten Verschleiß, der sich auf einer Seite der Schneidkante konzentriert, während die gegenüberliegende Seite relativ frisch bleibt. Rillen oder Kratzer senkrecht zur Schneidkante weisen auf abrasive Partikel hin, die Schäden verursachen. Kraterbildung an der Spanfläche deutet auf eine chemische Wechselwirkung zwischen Werkstückmaterial und Hartmetall hin. Jedes dieser Muster signalisiert, dass etwas außerhalb des normalen Betriebsablaufs vorliegt.

Häckseln beinhaltet das Abplatzen kleiner Bruchstücke von der Schneidkante. Diese Späne messen typischerweise weniger als 0,5 mm und hinterlassen unregelmäßige, gezackte Kanten. Leichtes Abplatzen mag anfangs akzeptabel sein, beschleunigt jedoch weiteren Schaden, da sich an den Grenzen der Ausbrüche Spannungskonzentrationen bilden. Abplatzen zeigt gewöhnlich an, dass Ihre Hartmetallqualität nicht ausreichend Zähigkeit für die Stoßbelastungen der Anwendung aufweist.

Rissbildung stellt einen schwerwiegenderen Zustand dar. Risse breiten sich durch den Hartmetallkörper aus, manchmal an der Oberfläche sichtbar, manchmal intern verborgen, bis es zu einem katastrophalen Ausfall kommt. Thermische Risse bilden sich typischerweise senkrecht zur Schneidkante und entstehen durch schnelle Heiz- und Kühlzyklen. Mechanische Risse folgen Spannungskonzentrationspunkten und können in Winkeln verlaufen, die mit der Belastungsrichtung zusammenhängen.

Katastrophaler Bruch tritt auf, wenn der Einsatz vollständig bricht, wodurch oft der Matrizenkörper und möglicherweise auch die Presse selbst beschädigt werden. Dieser Ausfallmodus sollte in einem gut geführten Betrieb niemals auftreten. Wenn Sie katastrophale Ausfälle erleben, liegt grundsätzlich ein Fehler bei der Werkstoffauswahl, der Einrichtung oder den Betriebsparametern vor.

Warnhinweise, die besondere Aufmerksamkeit erfordern

Erfahrene Bediener entwickeln fast eine intuitive Sensibilität dafür, wann die Werkzeuge nachjustiert werden müssen. Doch allein auf Intuition zu vertrauen, birgt das Risiko, Probleme zu übersehen, bis sie die Qualität beeinträchtigen. Führen Sie systematische Überwachungsmaßnahmen ein, um Störungen frühzeitig zu erkennen.

Achten Sie auf diese Warnhinweise, die darauf hindeuten, dass Ihre Hartmetallschneideinsätze überprüft werden müssen:

• Zunahme der Grathöhe: Wenn zuvor saubere Kanten anfangen, deutliche Grate aufzuweisen, sind Ihre Schneidkanten über die optimale Schärfe hinaus abgenutzt.
• Dimensionale Drift: Teile, die sich in Richtung Toleranzgrenzen entwickeln, weisen auf fortschreitenden Verschleiß hin, der die Schnittgeometrie beeinträchtigt.
• Erhöhte Schnittkräfte: Wenn Ihre Presse stärker belastet scheint, benötigen abgenutzte Einsätze mehr Kraft, um das Material abzuscheren.
• Verschlechterung der Oberflächenqualität: Rauere Schnittflächen oder sichtbare Kratzer deuten auf Kantenschäden oder Materialanhäufung hin.
• Geräuschänderungen: Schärfere Stöße, Schleifgeräusche oder unregelmäßige Rhythmen treten häufig vor sichtbaren Problemen auf.
• Materialanhaftung: Die Anlagerung von Werkstückmaterial an Schneideinsatzflächen beschleunigt den Verschleiß und beeinträchtigt die Bauteilqualität
• Sichtbare Schneidkantenbeschädigung: Sichtbare Abplatzungen, Risse oder ungewöhnliche Verschleißmuster erfordern eine sofortige Untersuchung

Die Festlegung von Basismaßen bei neuen Einsätzen liefert Vergleichsgrößen. Verfolgen Sie regelmäßig Gratgröße, Bauteilabmessungen und Schnittkraftwerte. Die grafische Darstellung dieser Werte über die Zeit zeigt Verschleißtrends auf, die es ermöglichen, Wartungsarbeiten proaktiv statt reaktiv zu planen.

Vermeidung von Abplatzen, Rissbildung und vorzeitigem Verschleiß

Die meisten vorzeitigen Ausfälle sind auf identifizierbare Ursachen zurückzuführen. Werden diese zugrundeliegenden Probleme behoben, erreichen Ihre auswechselbaren Hartmetallschneiden für Drehwerkzeuge sowie Stanzschneideinsätze ihre volle Nutzungsdauer.

Falsche Sortenauswahl bleibt die häufigste Ursache für vorzeitigen Ausfall. Die Verwendung einer harten Sorte mit geringem Kobaltgehalt in Anwendungen mit erheblicher Stoßbelastung führt praktisch zwangsläufig zu Absplitterungen. Umgekehrt verkürzt die Auswahl einer zähen Sorte mit hohem Kobaltgehalt bei rein abrasivem Verschleiß unnötigerweise die Werkzeuglebensdauer. Überprüfen Sie die Auswahlgrundsätze für Sorten aus den vorherigen Abschnitten und bewerten Sie ehrlich, ob Ihre derzeitigen Einsätze tatsächlich Ihren betrieblichen Bedingungen entsprechen.

Fehlausrichtung erzeugt eine ungleichmäßige Belastung, die die Spannung auf einen Teil der Schneidkante konzentriert. Selbst geringfügige Fehlausrichtungen summieren sich über Millionen von Zyklen hinweg und führen so zu lokal begrenztem Verschleiß oder Beschädigungen der Schneidkante. Prüfen Sie regelmäßig die Ausrichtung von Stempel und Matrize mithilfe präziser Messgeräte. Abgenutzte Führungselemente, lose Halterungen oder unterschiedliche thermische Ausdehnung können alle eine Fehlausrichtung verursachen, die bei der ursprünglichen Inbetriebnahme nicht vorhanden war.

Unzureichende Schmierung beschleunigt sowohl den Verschleiß als auch die Wärmeentwicklung. Trockene Schneidkanten weisen eine deutlich höhere Reibung auf, wodurch Temperaturen entstehen können, die thermische Risse in Hartmetall verursachen. Stellen Sie sicher, dass Ihr Schmiersystem eine gleichmäßige Abdeckung aller Schneidflächen gewährleistet. Überprüfen Sie verstopfte Düsen, erschöpfte Vorratsbehälter oder Schmierstoffzersetzung, die den Schutz beeinträchtigen könnten.

Übermäßige Pressgeschwindigkeit erhöht gleichzeitig die Stoßintensität und die Wärmeentwicklung. Wenn Sie kürzlich die Produktionsgeschwindigkeit erhöht haben, ohne Ihre Hartmetallauswahl erneut zu prüfen, haben Sie möglicherweise die Leistungsfähigkeit Ihrer Einsätze überschritten. Höhere Geschwindigkeiten rechtfertigen oft den Wechsel zu zäheren Sorten, selbst wenn die ursprüngliche Auswahl bei niedrigeren Geschwindigkeiten einwandfrei funktionierte.

Präventionsstrategien zur Verlängerung der Werkzeuglebensdauer umfassen:

• Regelmäßige Ausrichtungsüberprüfung: Überprüfen Sie den Spielraum zwischen Stempel und Matrize sowie die Konzentrizität in regelmäßigen, festgelegten Intervallen, nicht erst bei Auftreten von Problemen
• Wartung des Schmiersystems: Reinigen, kalibrieren und überprüfen Sie Schmiersysteme im Rahmen der regelmäßigen Wartung von Werkzeugen
• Materialprüfung: Schwankungen des eingehenden Materials in Bezug auf Dicke, Härte oder Oberflächenzustand beeinflussen den Verschleiß der Einsätze. Weisen Sie Material außerhalb der Spezifikation zurück, bevor es die Werkzeuge beschädigt
• Richtige Einfahrphase: Neue Einsätze profitieren davon, anfänglich mit reduzierter Geschwindigkeit betrieben zu werden, wodurch eine mikroskopische Kantenanpassung vor den vollen Produktionsanforderungen erfolgen kann
• Temperaturüberwachung: Übermäßige Hitze weist auf unzureichende Schmierung oder zu hohe Geschwindigkeit hin. Beheben Sie thermische Probleme, bevor sie Risse verursachen

Entscheidung zwischen Nachschleifen und Austausch

Wenn Ihre Einsätze Verschleiß zeigen, stehen Sie vor der Wahl: Schneidkante nachschleifen oder durch neue Komponenten ersetzen. Beide Optionen haben ihre Berechtigung, und die richtige Entscheidung beeinflusst Kosten und Leistung.

Nachschleifen ist wirtschaftlich sinnvoll, wenn:

• Der Verschleiß gleichmäßig ist und sich nur auf den Schneidkantenbereich beschränkt
• Noch ausreichend Material vorhanden ist, um die ursprüngliche Geometrie innerhalb akzeptabler Toleranzen wiederherzustellen
• Es liegen keine Risse, tiefen Absplitterungen oder strukturellen Schäden vor
• Ihr Betrieb verfügt über geeignete Hartmetall-Schleifeinrichtungen und entsprechende Fachkenntnisse
• Das Einsatzdesign ermöglicht mehrfaches Nachschleifen, bevor er außer Dienst gestellt wird

Ein Austausch wird notwendig, wenn:

• Risse oder tiefe Absplitterungen die strukturelle Integrität beeinträchtigen
• Vorherige Nachschleifvorgänge das verfügbare Material bereits aufgebraucht haben
• Verschleißmuster auf eine falsche Güte hinweisen, die einen anderen Werkstoff erfordern
• Die Kosten für das Nachschleifen in die Nähe der Ersatzkosten rücken
• Kritische Anwendungen die Konsistenz neuer Einsätze erfordern

Die meisten Hartmetalleinsätze für Stanzwerkzeuge können drei bis fünf Mal nachgeschliffen werden, bevor dimensionsbedingte Grenzen eine weitere Wiederherstellung verhindern. Verfolgen Sie die Nachschleifhistorie jedes Einsatzes, um zu wissen, wann die Außerbetriebnahme unvermeidlich wird. Einige Werkstätten kennzeichnen Einsätze mit Punzierpunkten oder Gravurmarkierungen, um die Anzahl der Nachschleifvorgänge optisch darzustellen.

Erwartete Werkzeugstandzeiten

Was als angemessene Standzeit gilt, variiert stark je nach Anwendungstyp. Diese allgemeinen Richtwerte helfen Ihnen dabei einzuschätzen, ob Ihre Einsätze ordnungsgemäß funktionieren:

Anwendungstyp	Typische Hubzahlen zwischen Wartungen	Faktoren, die die Standzeit beeinflussen
Scherschneiden von dünnwandigem Stahl	500.000 - 2.000.000	Materialhärte, Schmiermittelqualität
Scherschneiden von dickwandigem Stahl	200.000 - 750.000	Tonnage-Anforderungen, Stoßintensität
Stanzen von Edelstahl	150.000 - 500.000	Neigung zu Aufreißen, Schmierwirksamkeit
Aluminium-Stanzung	750.000 - 3.000.000	Haftkontrolle, Erhaltung der Kanten­schärfe
Umformen von hochfesten Legierungen	100.000 - 300.000	Werkstofffestigkeit, Pressentonnagenreserve

Wenn die tatsächliche Werkzeuglebensdauer deutlich unter diesen Bereichen liegt, sollten Sie die oben erörterten Ursachen untersuchen. Umgekehrt, wenn Sie diese Referenzwerte deutlich übertreffen, könnten sich Optimierungsmöglichkeiten ergeben, indem Sie härtere Sorten wählen, die noch längere Verschleißfestigkeit bieten.

Die Überwachung der tatsächlichen Leistung im Vergleich zu den erwarteten Kennzahlen zeigt Optimierungspotenziale auf. Vielleicht erreicht die Umformstation Ihrer Stufenfolge stets nicht die Erwartungen, was eine Sorten­verbesserung nahelegt. Möglicherweise übertreffen Ihre Stanzstempel die Prognosen, was darauf hinweist, dass Sie Kosten sparen könnten, indem Sie die Wartungsintervalle verlängern.

Nachdem die Fehlermodi verstanden und Präventionsstrategien implementiert sind, bleibt die Frage nach der Qualität an der Quelle. Die Fertigungsverfahren, die zur Herstellung Ihrer Hartmetallschneidplatten verwendet werden, bestimmen grundlegend deren Leistungspotenzial und machen die Lieferantenevaluierung zu einem kritischen Bestandteil Ihrer Werkzeugstrategie.

Faktoren der Fertigungsqualität und Bewertung von Lieferanten

Sie beherrschen die Sortenauswahl, kennen die Versagensarten und haben Wartungsstrategien entwickelt, die die Standzeit der Werkzeuge verlängern. Doch hier ist eine Tatsache, die oft übersehen wird: Zwei Schneidplatten mit identischen technischen Daten können in Ihren Werkzeugen deutlich unterschiedlich abschneiden. Der Unterschied liegt in der Fertigungsqualität – nicht alle Hersteller von Hartmetallschneidplatten fertigen Bauteile mit gleicher Präzision.

Das Verständnis, wie Hartmetallschneideinsätze hergestellt werden, hilft Ihnen, die richtigen Fragen zu stellen, wenn Sie potenzielle Lieferanten bewerten. Der Herstellungsprozess vom Rohpulver bis zum fertigen Einsatz umfasst mehrere kritische Schritte, und Qualitätsunterschiede in jedem Stadium beeinflussen die Leistung Ihres Werkzeugs.

Sintern, Schleifen und EDM-Finish – Qualitätsfaktoren

Die Herstellung von Hartmetallschneideinsätzen beginnt lange vor dem eigentlichen Bearbeitungsprozess. Die Pulverherstellung legt die Grundlage für alle nachfolgenden Schritte. Hartmetallpulver muss präzise gemahlen werden, um eine gleichmäßige Korngrößenverteilung zu erreichen. Kobaltbinderpulver erfordert eine sorgfältige Vermischung, um eine einheitliche Verteilung in der gesamten Mischung sicherzustellen. Jegliche Unbeständigkeit in diesem Stadium führt zu Schwachstellen oder harten Stellen im Endprodukt.

Pulverpressen verwandelt das gemischte Pulver in eine „grüne“ Form, die ihre Gestalt behält, aber an Festigkeit mangelt. Der Pressvorgang muss gleichmäßigen Druck über die gesamte Geometrie des Einsatzes ausüben. Ungleichmäßiger Druck erzeugt Dichteschwankungen, die auch nach dem Sintern bestehen bleiben und führen zu Einsätzen mit inkonsistenter Härte auf ihren Oberflächen. Hochwertige Hartmetalleinsatz-Hersteller investieren in hochpräzise Pressanlagen und sorgfältig kalibrierte Matrizen, um eine einheitliche Dichte sicherzustellen.

Sintern stellt vermutlich den kritischsten Fertigungsschritt dar. Während des Sinterns wird der gepresste Körper auf Temperaturen erhitzt, bei denen das Kobaltbindemittel schmilzt und sich um die Wolframkarbid-Partikel herum verteilt, wodurch alles zu einem festen Gefüge verbunden wird. Die Temperaturkontrolle während dieses Prozesses muss außergewöhnlich präzise sein.

Betrachten Sie, was bei Temperaturschwankungen geschieht:

• Zu niedrig: Unvollständige Verbindung hinterlässt Porosität und schwache Korngrenzen
• Zu hoch: Übermäßiges Kornwachstum verringert die Härte und Schnitthaltigkeit
• Ungleichmäßige Erwärmung: Erzeugt innere Spannungen, die während des Gebrauchs oder der Nachbearbeitung zu Rissen führen
• Unangemessene Abkühlgeschwindigkeit: Verursacht thermische Spannungen oder mikrostrukturelle Inkonsistenzen

Renommierte Hersteller betreiben Sinteröfen mit einer Temperaturgleichmäßigkeit innerhalb weniger Grad über die gesamte Arbeitszone. Sie verwenden kontrollierte Atmosphären, um Oxidation zu verhindern, und setzen präzise Aufheiz- und Abkühlrampen ein. Diese Details tauchen selten in Produktspezifikationen auf, sind aber entscheidend für die Qualität der Einsätze.

Schleifoperationen verwandeln gesinterte Rohlinge in fertige Einsätze mit exakten Geometrien. Die extreme Härte von Hartmetall erfordert Diamantschleifscheiben und steife Werkzeugmaschinen. Der Schleifprozess selbst erzeugt erhebliche Wärme, und eine unsachgemäße Technik kann Oberflächenrisse oder bleibende Spannungen verursachen, die die Leistung beeinträchtigen.

Qualitätsorientierte Schleifoperationen zeichnen sich aus durch:

• Diamantscheiben, die auf präzise Profile geschliffen sind, für konsistente Geometrie
• Ausreichender Kühlmittelfluss, um thermische Schäden zu vermeiden
• Mehrfache Durchgänge mit progressiv feineren Körnungen für eine optimale Oberflächengüte
• Messung während des Prozesses zur Überprüfung der Maßgenauigkeit

EDM (Elektrische Entladungsbearbeitung) bearbeitet komplexe Geometrien, die mit Schleifen nicht erreichbar sind. Draht-EDM und Senk-EDM erzeugen komplizierte Profile, enge Innenkanten und Merkmale, die konventionell nicht schlichtbar sind. Allerdings hinterlässt die EDM-Bearbeitung eine Aufschmelzschicht auf der bearbeiteten Oberfläche, die Mikrorisse und Restspannungen enthalten kann.

Beim Betrieb von Premium-Karbidplattenverteiler wird diese Aufschmelzschicht entweder durch nachfolgende Feinbearbeitung entfernt oder die EDM-Parameter werden gesteuert, um die Schichtdicke zu minimieren. Das Auslassen dieses Schritts macht die Platten anfällig für vorzeitiges Abplatzen, insbesondere bei hochbelasteten Stanzanwendungen.

Auf was Sie achten sollten, wenn Sie Karbidlieferanten bewerten

Wenn Sie Hartmetallschneiden für Stanzwerkzeuge beschaffen, kaufen Sie nicht nur ein Produkt; Sie gehen eine Partnerschaft mit einem Hersteller ein, dessen Qualitätspraktiken direkten Einfluss auf Ihre Produktionsergebnisse haben. Nutzen Sie diese Bewertungsliste, um potenzielle Lieferanten systematisch zu bewerten:

Zertifizierungen und Qualitätsmanagementsysteme:

• ISO 9001 Zertifizierung: Weist nach, dass dokumentierte Qualitätsmanagementsysteme vorhanden sind
• IATF-16949-Zertifizierung: Unbedingt erforderlich für Zulieferer der Automobilindustrie, weist auf strenge Qualitätskontrollen hin
• Statistische Prozesskontrolle (SPC): Zeigt, dass der Lieferant die Produktionsprozesse überwacht und nicht nur die Endprodukte
• Rückverfolgbarkeitssysteme: Ermöglicht die Rückverfolgung von Materialien und Prozessen für jede Charge oder Los

Technische Fähigkeiten:

• Eigene Pulverproduktion oder verifizierte Lieferkette: Steuert die Qualität bereits in den frühesten Phasen der Fertigung
• Moderne Sinterausrüstung: Gewährleistet präzise Temperaturregelung und Atmosphärensteuerung
• Präzisions-Schleifkapazität: CNC-Schleifzentren mit Submikron-Positionierfähigkeit
• EDM-Fähigkeiten: Draht- und Senk-EDM für komplexe Geometrien mit geeigneter Rekristallisierten-Schicht-Verwaltung
• Messtechnikgeräte: KMGs, optische Vergleichsgeräte, Oberflächenprofiler für umfassende Inspektion

Qualitätskontrollprozesse:

• Eingangsprüfung von Materialien: Überprüfung der Pulverspezifikationen vor der Produktion
• Zwischenmessungen: Dimensionsprüfungen während der Fertigung, nicht nur endgültige Inspektion
• Härteprüfung: Überprüfung der HRA-Werte an fertigen Produkten
• Messung der Oberflächenbehandlung: Quantifizierte Ra-Werte statt subjektiver visueller Beurteilung
• Rissdetektion: Farbeindring- oder andere Verfahren zur Identifizierung von Oberflächenfehlern

Service- und Supportindikatoren:

• Technische Beratung: Bereitschaft, die Auswahl der Qualität und die Anwendungsoptimierung zu besprechen
• Kundenspezifische Fähigkeiten: Fähigkeit zur Herstellung von nicht standardmäßigen Geometrien oder Spezifikationen
• Schnelle Kommunikation: Schnelle Beantwortung technischer Fragen und schnelle Angebotserstellung
• Musterprogramme: Bereitschaft, Testmuster zur Bewertung bereitzustellen
• Unterstützung bei Fehleranalysen: Unterstützung bei der Untersuchung vorzeitiger Ausfälle

Warum Toleranzen und Oberflächenqualität wichtig sind

Bei Stanzanwendungen verdienen insbesondere zwei Qualitätsfaktoren besondere Beachtung: Maßhaltigkeit und Oberflächenbeschaffenheit.

Engere Toleranzen stellen sicher, dass Ihre Einsätze exakt in ihre Einbaulagen passen, ohne Nacharbeiten, Einstellen oder erzwungenes Einsetzen. Große Toleranzen erfordern zeitaufwändiges Anpassen während der Werkzeugmontage und können während des Betriebs Mikrobewegungen verursachen, die den Verschleiß beschleunigen. Präzisionsstanzoperationen erfordern typischerweise Einsatztoleranzen von ±0,005 mm oder enger bei kritischen Maßen.

Fragen Sie potenzielle Lieferanten nach ihren Standardtolen und ihrer Fähigkeit, bei Bedarf engere Spezifikationen zu liefern. Ein Lieferant, der ±0,025 mm als Standard angibt, verfügt möglicherweise nicht über die erforderliche Ausrüstung oder Expertise, um stanzgerechte Präzision zu liefern.

Oberflächenveredelungsqualität beeinflusst sowohl die Leistung als auch die Lebensdauer. Glatte Oberflächen verringern die Reibung beim Materialfluss und minimieren Adhäsionsprobleme mit Materialien wie Aluminium. Sie beseitigen zudem Spannungskonzentrationsstellen, an denen Risse entstehen könnten. Bei Schneidkanten liefert eine Oberflächengüte unter Ra 0,4 Mikrometer in der Regel optimale Ergebnisse.

Fordern Sie Dokumentationen zu den Oberflächengütespezifikationen an, anstatt vage Beschreibungen wie „geschliffene Oberfläche“ oder „poliert“ zu akzeptieren. Quantifizierte Ra-Werte ermöglichen einen objektiven Vergleich zwischen Lieferanten und stellen sicher, dass Sie über alle Bestellungen hinweg eine gleichbleibende Qualität erhalten.

Eine sorgfältige Bewertung der Lieferanten lohnt sich während der gesamten Nutzungsdauer Ihrer Werkzeuge. Der Aufpreis, den Sie möglicherweise für Hersteller von qualitativ hochwertigen Hartmetallschneidplatten zahlen, amortisiert sich oft mehrfach durch eine verlängerte Standzeit, weniger Ausfallzeiten und eine konsistente Bauteilqualität. Da sich die Stanztechnologie kontinuierlich weiterentwickelt, gewinnen die Fähigkeiten der Lieferanten in Bezug auf neue Technologien zunehmend an Bedeutung als Differenzierungsmerkmal.

Neue Technologien und branchenspezifische Anwendungen

Die Hartmetallschneideinsätze, die heute in Ihren Stanzwerkzeugen eingesetzt werden, sind das Ergebnis jahrzehntelanger metallurgischer Weiterentwicklung, doch die Innovation hört nie auf. Hersteller erweitern die Grenzen der Werkstofftechnik, um Einsätze bereitzustellen, die länger halten, sauberer schneiden und zuverlässig bei immer anspruchsvolleren Anwendungen funktionieren. Das Verständnis dieser neuen Technologien hilft Ihnen, zukunftsorientierte Entscheidungen bei der Werkzeugauslegung für neue Projekte zu treffen.

Von nanostrukturierten Hartmetallformulierungen bis hin zu fortschrittlichen Oberflächenbeschichtungen verspricht die nächste Generation der Hartmetallschneideinsätze deutliche Leistungssteigerungen. Untersuchen wir die Technologien, die neu definieren, was in Stanzwerkzeug-Anwendungen möglich ist.

Nano-Grain-Hartmetalle und Beschichtungen der nächsten Generation

Erinnern Sie sich, wie die Korngröße die Leistung von Schneideinsätzen beeinflusst? Nanokorn-Hartmetalle treiben dieses Prinzip auf die Spitze, indem sie Wolframkarbid-Partikel verwenden, die kleiner als 0,5 Mikrometer sind, um bemerkenswerte Materialeigenschaftskombinationen zu erzielen. Diese ultrafeinen Strukturen sind dichter gepackt als herkömmliche Sorten und erreichen Härten von nahezu 94 HRA, während sie gleichzeitig eine akzeptable Zähigkeit bewahren.

Was bedeutet das praktisch? Stellen Sie sich maßgeschneiderte Hartmetallschneideinsätze vor, die ihre Schneidkante bei abrasiven Anwendungen drei- bis viermal länger beibehalten als Standardsorten. Die feinere Kornstruktur widersteht dem Mikroabplatzen, das herkömmliche Schneiden allmählich abstumpft, und bewahrt über längere Produktionsläufe hinweg eine scharfe Geometrie. Bei Präzisionsstanzen, wo gratfreie Kanten und enge Toleranzen entscheidend sind, bietet die Nanokorn-Technologie überzeugende Vorteile.

Die Kompromisse sind nicht vollständig verschwunden. Nanokorn-Karbidsorten geben nach wie vor etwas an Schlagzähigkeit gegenüber gröberen Formulierungen ab und erfordern ein höheres Preisniveau. Für Hochdurchsatz-Anwendungen, bei denen eine verlängerte Werkzeuglebensdauer die höheren Anschaffungskosten rechtfertigt, sind diese Materialien jedoch zunehmend wirtschaftlich sinnvoll.

Oberflächenbeschichtungen stellen eine weitere bedeutende Weiterentwicklung dar. Anstelle der Änderung der Grundkarbidzusammensetzung werden dünne Schichten äußerst harter Materialien auf die Schneideinsätze aufgebracht. Zwei Haupttechnologien dominieren im Stanzbereich:

• PVD-Beschichtungen (Physikalische Dampfabscheidung): Bei niedrigeren Temperaturen aufgebracht, wodurch die Härte des Grundmaterials erhalten bleibt. Gängige Materialien sind Titanstickstoff (TiN), Titanaluminiumnitrid (TiAlN) und Chromnitrid (CrN). Diese Beschichtungen zeichnen sich besonders durch ihre geringe Reibung und ihre Wirksamkeit gegen Materialanhaftung aus.
• CVD (Chemische Dampfabscheidung)-Beschichtungen: Wird bei höheren Temperaturen aufgebracht und erzeugt dickere, verschleißfestere Schichten. Beschichtungen aus Titankarbid und Aluminiumoxid bieten außergewöhnliche Abriebfestigkeit für die anspruchsvollsten Anwendungen.

Beschichtete runde Hartmetall-Einsätze profitieren besonders von Anwendungen, bei denen Adhäsion Probleme verursacht. Beim Aluminium-Stanzen zeigen sich beispielsweise deutliche Verbesserungen mit gezielt ausgewählten Beschichtungen, die Materialanhäufung an den Schneidkanten verhindern. Die glatte, reibungsarme Oberfläche der Beschichtung erschwert es weichen Metallen, anzuhängen und sich anzusammeln.

Interessanterweise hat sich die Beschichtungstechnologie seit ihren Anfängen in der metallverarbeitenden Industrie erheblich weiterentwickelt. Verfahren, die ursprünglich für Hartmetall-Einsätze beim Holzdrehen und Bearbeitungswerkzeuge entwickelt wurden, werden nun erfolgreich auf Stanzanwendungen übertragen, angepasst an die spezifischen Belastungsmuster und Verschleißmechanismen, die beim Stanzen entstehen.

Branchenspezifische Innovationen im Automobil- und Elektronikstanzen

Unterschiedliche Branchen treiben aufgrund ihrer spezifischen Herausforderungen unterschiedliche Innovationsprioritäten voran. Das Automobil-Stanzen fördert die Entwicklung in eine Richtung, während die Elektronikfertigung ganz andere Fähigkeiten erfordert.

Stempelarbeiten für Fahrzeuge arbeitet zunehmend mit hochfesten Stählen (AHSS) und ultra-hochfesten Stählen (UHSS), die leichtere und sicherere Fahrzeugstrukturen ermöglichen. Diese Werkstoffe belasten herkömmliche Werkzeuge stark, weshalb Hartmetallwerkstoffe erforderlich sind, die speziell für ihre extreme Härte und Abrasivität entwickelt wurden. Hartmetall-Rundplattengeometrien, die für diese Anwendungen optimiert sind, weisen spezielle Schneidkantenbearbeitungen auf, die Schärfe und Schlagzähigkeit ausbalancieren.

Die Automobilindustrie verlangt auch eine außergewöhnliche Konsistenz bei sehr hohen Produktionsmengen. Ein einzelnes Fahrzeugmodell kann jährlich Millionen von gestanzten Bauteilen erfordern, wobei keinerlei Toleranz gegenüber Qualitätsabweichungen besteht. Dieser Anspruch treibt die kontinuierliche Verbesserung der Hartmetalleistungskonsistenz voran, wobei Hersteller erhebliche Investitionen in Prozesskontrollen tätigen, um eine einheitliche Qualität von Charge zu Charge sicherzustellen.

Die erfolgreiche Integration fortschrittlicher Hartmetalltechnologie in Stanzwerkzeuge für die Automobilindustrie erfordert hochentwickelte ingenieurtechnische Unterstützung. Unternehmen wie Shaoyi zeigen, wie fortschrittliche technische Fähigkeiten, einschließlich CAE-Simulation und IATF-16949-Zertifizierung, die optimale Integration von Hartmetalleinsätzen unterstützen. Ihr Ansatz bei Präzisionsstanzwerkzeuglösungen nutzt schnelle Prototypenfertigung und erreicht eine Erstprüfgenehmigungsquote von 93 %, was auf eine ausgefeilte Werkzeugkonstruktion hinweist, die die Leistung von Hartmetalleinsätzen bereits beim ersten Produktionslauf maximiert.

Geräteherstellung betont unterschiedliche Schwerpunkte. Hier ist die optische Oberflächenqualität oft genauso wichtig wie die Maßgenauigkeit. Sichtbare gestanzte Bauteile müssen ohne Kratzer, Beschädigungen oder Oberflächenfehler entstehen, die eine Nachbearbeitung erforderlich machen würden. Dies treibt die Entwicklung von polierten Hartmetall-Oberflächen und speziellen Beschichtungen voran, die jegliche Markierung des Werkstücks minimieren.

Zusätzlich stellt das Stanzformen von Haushaltsgeräten häufig Edelstahl und beschichtete Stähle in den Fokus, bei denen die Bewahrung der Oberflächenintegrität herkömmliche Werkzeuge herausfordert. Spezial-Hartmetalleinsätze mit spiegelglatten Arbeitsflächen erfüllen diese Anforderungen, benötigen jedoch sorgfältige Handhabung und spezielle Wartungsverfahren.

Stanztechnik für Elektronik arbeitet in Größenordnungen, bei denen die Automobilproduktion bescheiden wirkt. Steckverbinder, Leiterplattenanschlüsse und mikrogestanzte Bauteile werden jährlich in Milliardenstückzahlen produziert. Der Trend zur Miniaturisierung schafft besondere Herausforderungen für Hartmetalleinsätze:

• Präzision der Mikrogeometrie: Merkmale, die Bruchteile eines Millimeters messen, erfordern Einsatztoleranzen, die einem Mikrometer nahekommen
• Kantenschärfe: Dünne Materialien benötigen außergewöhnlich scharfe Kanten, um sauber zu scheren, ohne Verformung
• Wärmemanagement: Das Hochgeschwindigkeitsstanzen dünner Materialien erzeugt konzentrierte Wärme an mikroskopisch kleinen Schneidkanten
• Materialvielfalt: Kupferlegierungen, Spezialmetalle und beschichtete Materialien erfordern jeweils eine optimierte Auswahl von Hartmetall

Nanokorn-Hartmetalle profitieren besonders beim Elektronikstanzen, wo ihre außergewöhnliche Kantenhaltigkeit die scharfen Geometrien beibehält, die diese winzigen Merkmale erfordern. Die höheren Kosten sind leichter zu rechtfertigen, wenn eine einzige Einsatzstation zehn Millionen Bauteile produzieren kann, bevor ein Austausch erforderlich ist

Ausblick

Die heute entstehenden Technologien werden morgen zum Standard. Werkstätten, die über diese Entwicklungen informiert bleiben, positionieren sich so, dass sie Verbesserungen übernehmen können, sobald diese ausgereift sind, und behalten dadurch Wettbewerbsvorteile in Bezug auf Qualität, Kosten und Leistungsfähigkeit. Egal, ob Ihr Unternehmen auf Automobilkomponenten, Gehäuse für Haushaltsgeräte oder elektronische Steckverbinder spezialisiert ist: Wenn Sie verstehen, wie sich Hartmetallschneidplatten kontinuierlich weiterentwickeln, können Sie langfristig intelligentere Werkzeugentscheidungen treffen.

Häufig gestellte Fragen zu Hartmetallschneidplatten für Stanzwerkzeuge

1. Wie wählt man die richtige Hartmetallschneidplatte für Stanzwerkzeuge aus?

Die Auswahl der richtigen Hartmetallschneide hängt von fünf Faktoren ab: Werkstückmaterial, Kobaltbindemittelanteil (6–15 %), Korngrößenklassifizierung, Art der Stanzanwendung und Produktionsvolumen. Bei abrasiven Materialien wie Stahl sollten härtere Sorten mit 6–8 % Kobalt gewählt werden. Bei Anwendungen mit hohen Stoßbelastungen oder beim Stanzen von rostfreiem Stahl sind zähigere Sorten mit einem Kobaltgehalt von 10–12 % vorzuziehen. Verwenden Sie feinkörnige Sorten im Submikronbereich für präzises Ausstanzen und gröbere Körner für schwere Ausstanzoperationen.

2. Wie lange halten Hartmetallschneiden typischerweise bei Stanzanwendungen?

Die Lebensdauer von Hartmetallschneidplatten variiert je nach Anwendung erheblich. Beim Stanzen von dünnem Stahl werden typischerweise 500.000 bis 2.000.000 Hubwege zwischen den Wartungen erreicht. Beim Stanzen von dickem Stahl liegt die Spanne zwischen 200.000 und 750.000 Hubwege. Beim Lochstechen von Edelstahl erhält man 150.000 bis 500.000 Hubwege, während das Stanzen von Aluminium 750.000 bis 3.000.000 Hubwege erreichen kann. Faktoren, die die Lebensdauer beeinflussen, sind Materialhärte, Schmiermittelqualität, Pressgeschwindigkeit und die richtige Werkstoffwahl.

3. Was ist der Unterschied zwischen Hartmetall- und Cermetschneidplatten für das Stempeln?

Hartmetallschneidplatten bestehen aus Wolframkarbid-Partikeln, die mit Kobalt gebunden sind, und bieten eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Zähigkeit für die meisten Stanzoperationen. Cermetschneidplatten kombinieren keramische und metallische Materialien und zeichnen sich durch eine überlegene Leistung bei anspruchsvollen Arbeiten mit harten, abrasiven Materialien aus. Für typische Metallstanzwerkzeuge bleibt Hartmetall aufgrund seiner ausgewogenen Eigenschaften die bevorzugte Wahl, während Cermet für spezialisierte Anwendungen mit extremen Härteanforderungen geeignet ist.

4. Welche Nachteile hat der Einsatz von Hartmetalleinsätzen in Stanzwerkzeugen?

Hartmetalleinsätze haben höhere Anschaffungskosten im Vergleich zu Werkzeugstahl-Alternativen, sind typischerweise 5- bis 10-mal teurer. Sie erfordern spezielle Diamantschleifmaschinen zum Nachschleifen und weisen eine geringere Zugfestigkeit als Schnellarbeitsstahl auf. Hartmetall ist außerdem spröder als Werkzeugstahl, wodurch es bei falscher Sortenauswahl unter starker Schlagbelastung anfällig für Abplatzungen ist. Die verlängerte Werkzeuglebensdauer gleicht diese Nachteile jedoch häufig in der Serienproduktion aus.

5. Wann sollte ich Hartmetalleinsätze austauschen und wann nachschleifen?

Schneidplatten aus Hartmetall nachschleifen, wenn der Verschleiß gleichmäßig ist und sich nur auf die Schneidkanten beschränkt, genügend Material für die Wiederherstellung der Geometrie vorhanden ist und keine strukturellen Schäden vorliegen. Ersetzen Sie die Platten, wenn Risse oder tiefe Ausbrüche die Integrität beeinträchtigen, frühere Nachschleifvorgänge das verfügbare Material bereits verbraucht haben oder Verschleißmuster auf eine falsche Güte hinweisen. Die meisten Hartmetall-Schneidplatten für Stanzanwendungen können vor der Außerbetriebnahme 3–5 Mal nachgeschliffen werden. Verfolgen Sie die Nachschleifhistorie jeder einzelnen Platte, um den Austauschzeitpunkt zu optimieren.