Zusammenfassung

Die strategische Auswahl von Werkstoffen für Umformwerkzeuge im Automobilbau ist eine entscheidende ingenieurtechnische Entscheidung, die über Anschaffungskosten und Härte hinausgeht. Die optimale Wahl stellt ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Gesamtbetriebskosten dar und erfordert eine detaillierte Bewertung von Materialien wie Werkzeugstählen (z. B. D2), Kohlenstoffstählen und fortschrittlichen Pulvermetallurgie-(PM-)Legierungen. Schlüsseleigenschaften wie Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und thermische Stabilität sind entscheidend, um den extremen Bedingungen des Umformprozesses standzuhalten, insbesondere bei hochfesten Stählen (AHSS).

Über Härte und Kosten hinaus: Ein strategischer Ansatz zur Werkstoffauswahl für Werkzeuge

In der Fertigung ist ein häufiger, aber kostspieliger Fehler die Auswahl eines Werkstoffs für einen Umformwerkzeugkörper, der hauptsächlich auf der Härte und dem Anschaffungspreis pro Kilogramm basiert. Dieser übermäßig vereinfachte Ansatz führt oft bei anspruchsvollen Automobilanwendungen zu einem katastrophalen Versagen und verursacht eine Kettenreaktion versteckter Kosten durch vorzeitigen Werkzeugverschleiß, Produktionsausfälle und schlechte Bauteilqualität. Erforderlich ist eine differenziertere Methode – eine, die die Leistung des Werkstoffs innerhalb des gesamten Produktionssystems bewertet und sich auf die Gesamtbetriebskosten (TCO) konzentriert.

Die strategische Auswahl von Werkstoffen ist eine mehrfaktorielle Analyse, die darauf abzielt, die Gesamtbetriebskosten (TCO) durch Berücksichtigung des gesamten Lebenszyklus der Werkzeugform zu minimieren. Dazu gehören die anfänglichen Material- und Fertigungskosten sowie die laufenden Betriebskosten über die Lebensdauer, wie Wartung, ungeplante Reparaturen und die erheblichen Kosten von Produktionausfällen. Ein ungeeigneter Werkstoff kann verheerende finanzielle Folgen haben. Branchendaten zeigen beispielsweise, dass bereits eine einzige Stunde ungeplanten Stillstands bei einem großen Automobilhersteller Millionen an verlorenem Output und logistischem Chaos verursachen kann. Ein preisgünstiges Werkzeug, das häufig ausfällt, ist langfristig gesehen weitaus kostspieliger als ein hochwertiges, das eine gleichbleibende Leistung bietet.

Das Prinzip wird anhand eines direkten Vergleichs deutlich. Betrachten Sie eine herkömmliche D2-Werkzeugstahlförme im Vergleich zu einer Form aus hochwertigem Stahl der Pulvermetallurgie (PM) für einen Hochleistungs-Stanzprozess. Obwohl die Anschaffungskosten des PM-Stahls um 50 % höher liegen könnten, könnte sich dessen überlegene Verschleißfestigkeit vervierfachen oder sogar verfünffachen. Diese Langlebigkeit reduziert die Anzahl der Stillstandszeiten für den Formenaustausch erheblich und führt so zu signifikanten Einsparungen. Wie in einer TCO-Analyse von Jeelix detailliert beschrieben, kann ein Premium-Material zu einer um 33 % niedrigeren Gesamtbetriebskosten führen, was beweist, dass eine höhere Anfangsinvestition oft eine weitaus größere langfristige Rendite erbringt.

Die Einführung eines TCO-Modells erfordert eine Veränderung des Denkens und der Arbeitsweise. Es ist notwendig, ein interdisziplinäres Team aus Konstruktion, Finanzen und Produktion einzurichten, um Materialentscheidungen ganzheitlich zu bewerten. Indem die Entscheidung auf der langfristigen Kosten pro Bauteil statt auf dem kurzfristigen Preis pro Kilogramm basiert, können Hersteller ihre Werkzeuge von einer wiederkehrenden Ausgabe in ein strategisches, wertschöpfendes Asset verwandeln, das Zuverlässigkeit und Rentabilität verbessert.

Die sieben Säulen der Matrizenmaterial-Leistung

Um über vereinfachte Auswahlkriterien hinauszugehen, ist eine strukturierte Bewertung anhand der zentralen Leistungsmerkmale eines Materials unerlässlich. Diese sieben miteinander verknüpften Säulen, abgeleitet von einem umfassenden Rahmenwerk, bieten eine wissenschaftliche Grundlage für die Wahl des richtigen Materials. Das Verständnis der Abwägungen zwischen diesen Eigenschaften ist der Schlüssel zur Entwicklung einer erfolgreichen und langlebigen Umformmatrize.

1. Verschleißfestigkeit

Die Verschleißfestigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Oberflächenabnutzung durch mechanische Beanspruchung zu widerstehen, und ist oft der entscheidende Faktor für die Lebensdauer eines Werkzeugs bei Kaltumformungsanwendungen. Sie tritt in zwei wesentlichen Formen auf. Verschleiß durch Schleifung tritt auf, wenn harte Partikel im Werkstück, wie Oxide, die Werkzeugoberfläche zerkratzen und aushöhlen. Adhäsiver Verschleiß , auch Galling genannt, entsteht unter hohem Druck, wenn mikroskopisch kleine Schweißstellen zwischen Werkzeug und Werkstück entstehen und beim Ausstoßen des Teils Material abreißen. Eine hohe Menge harter Karbide in der mikroskopischen Struktur des Stahls ist die beste Verteidigung gegen beide Arten.

2. Zähigkeit

Zähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, Schlagenergie zu absorbieren, ohne zu brechen oder auszusplittern. Sie stellt die letzte Sicherung der Matrize gegen plötzliches, katastrophales Versagen dar. Es besteht ein kritischer Kompromiss zwischen Härte und Zähigkeit; die Erhöhung der einen führt fast immer zur Verringerung der anderen. Eine Matrize für ein komplexes Bauteil mit scharfen Konturen erfordert eine hohe Zähigkeit, um Ausbrüche zu verhindern, während eine einfache Prägematrize möglicherweise Härte priorisiert. Materialreinheit und eine feinkörnige Struktur, oft erreicht durch Verfahren wie das Elektroschlacke-Umschmelzen (ESR), verbessern die Zähigkeit erheblich.

3. Druckfestigkeit

Druckfestigkeit ist die Fähigkeit des Materials, bleibender Verformung unter hohem Druck zu widerstehen, wodurch sichergestellt wird, dass der Matrizenhohlraum über Millionen von Zyklen hinweg seine genauen Abmessungen beibehält. Für Warmumformanwendungen ist das entscheidende Maß warmfestigkeit (oder rote Härte), da die meisten Stähle bei erhöhten Temperaturen weicher werden. Warmarbeits-Werkzeugstähle wie H13 sind mit Elementen wie Molybdän und Vanadium legiert, um ihre Festigkeit bei hohen Betriebstemperaturen beizubehalten und zu verhindern, dass die Form allmählich durchhängt oder einsinkt.

4. Thermische Eigenschaften

Dieser Grundsatz regelt, wie sich ein Material unter schnellen Temperaturänderungen verhält, was bei Heißumformung und Schmieden entscheidend ist. Thermische Ermüdung , sichtbar als Netzwerk von Oberflächenrissen, bekannt als „Heat Checking“, ist eine Hauptursache für Ausfälle bei Warmarbeitsformen. Ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit bietet Vorteile, da es die Wärme schneller von der Oberfläche abführt. Dies ermöglicht nicht nur kürzere Zykluszeiten, sondern verringert auch die Schwere der Temperaturschwankungen und verlängert so die Lebensdauer der Form.

5. Bearbeitbarkeit

Selbst das fortschrittlichste Material ist nutzlos, wenn es nicht effizient und präzise in eine Form gebracht werden kann. Die Bearbeitbarkeit umfasst mehrere Faktoren. Bearbeitbarkeit bezeichnet, wie leicht das Material im weichen Zustand bearbeitet werden kann. Schleifbarkeit ist entscheidend nach der Wärmebehandlung, wenn das Material hart ist. Schließlich schweigfähigkeit ist von entscheidender Bedeutung für Reparaturen, da eine zuverlässige Schweißnaht ein Unternehmen vor den hohen Kosten und Ausfallzeiten bei der Herstellung eines neuen Werkzeugs bewahren kann.

6. Reaktion auf Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung erschließt das volle Leistungspotenzial eines Materials, indem sie die ideale Mikrostruktur, typischerweise temperiertes Martensit, erzeugt. Die Reaktion des Materials bestimmt seine endgültige Kombination aus Härte, Zähigkeit und Maßhaltigkeit. Wichtige Indikatoren sind vorhersehbare dimensionalstabilität während der Behandlung und die Fähigkeit, eine gleichmäßige Härte von Oberfläche bis Kern ( gesamthärten ), was besonders bei großen Werkzeugen wichtig ist.

7. Korrosionsbeständigkeit

Korrosion kann die Werkzeugoberflächen beschädigen und Ermüdungsrisse einleiten, insbesondere wenn Werkzeuge in feuchter Umgebung gelagert werden oder mit Materialien verwendet werden, die korrosive Gase abgeben. Die wichtigste Abwehr bietet Chrom, das ab einem Gehalt von über 12 % eine passive Schutzoxidschicht bildet. Dies ist das Prinzip hinter rostfreien Werkzeugstählen wie 420SS, die häufig dort eingesetzt werden, wo eine makellose Oberflächenqualität vorgeschrieben ist.

Leitfaden zu gängigen und fortgeschrittenen Werkzeugwerkstoffen

Die Auswahl einer bestimmten Legierung für eine automobilschmiedetechnische Form hängt von einem sorgfältigen Gleichgewicht zwischen den Leistungssäulen und den Anwendungsanforderungen ab. Die gebräuchlichsten Materialien sind Eisenlegierungen, die von konventionellen Kohlenstoffstählen bis hin zu hochentwickelten Pulvermetallurgiesorten reichen. Das „beste“ Material ist immer anwendungsspezifisch, und ein tiefes Verständnis der Eigenschaften jeder Werkstoffgruppe ist entscheidend, um eine fundierte Wahl zu treffen. Für Unternehmen, die fachkundige Beratung und die Fertigung von hochpräzisen Werkzeugen suchen, sind spezialisierte Firmen wie Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. bieten umfassende Lösungen, von der schnellen Prototypenerstellung bis zur Serienproduktion von Automobil-Stanzwerkzeugen unter Verwendung einer breiten Palette dieser fortschrittlichen Materialien.

Kohlenstoffstählen sind Eisen-Kohlenstoff-Legierungen, die eine kostengünstige Lösung für Anwendungen mit geringerem Volumen oder geringeren Ansprüchen darstellen. Sie werden nach ihrem Kohlenstoffgehalt kategorisiert: kohlenstoffarme Stähle sind weich und leicht zu bearbeiten, weisen jedoch geringe Festigkeit auf, während kohlenstoffreiche Stähle eine bessere Verschleißfestigkeit bieten, aber schwieriger zu verarbeiten sind. Die richtige Balance zwischen Leistung und Herstellungskosten zu finden, ist entscheidend.

Werkzeugstähle stellen einen erheblichen Leistungsschritt nach oben dar. Dabei handelt es sich um kohlenstoffreiche Stähle, die mit Elementen wie Chrom, Molybdän und Vanadium legiert sind, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern. Sie werden im Allgemeinen nach ihrer vorgesehenen Betriebstemperatur klassifiziert. Kaltarbeits-Werkzeugstähle wie D2 und A2 zeichnen sich durch hohe Verschleißfestigkeit und Härte bei Umgebungstemperatur aus. Warmarbeitsstähle , wie H13, sind so konstruiert, dass sie ihre Festigkeit behalten und thermischer Ermüdung bei hohen Temperaturen widerstehen, wodurch sie ideal für Schmiede- und Druckgussanwendungen sind.

Edelstähle werden eingesetzt, wenn Korrosionsbeständigkeit eine primäre Anforderung ist. Aufgrund ihres hohen Chromgehalts können martensitische Sorten wie 440C bis zu hohen Härtegraden wärmebehandelt werden und bieten dennoch gute Korrosionsbeständigkeit. Sie werden häufig in der medizinischen oder lebensmittelverarbeitenden Industrie verwendet, finden aber auch im automobilen Formenbau Anwendung, wenn Umwelteinflüsse eine Rolle spielen.

Spezial- und Nickelbasislegierungen , wie Inconel 625, sind für die extremsten Umgebungen konzipiert. Diese Werkstoffe bieten außergewöhnliche Festigkeit sowie hervorragende Beständigkeit gegen Oxidation und Verformung bei sehr hohen Temperaturen, bei denen sogar Warmarbeitsstähle versagen würden. Ihre hohen Kosten beschränken ihren Einsatz auf die anspruchsvollsten Anwendungen.

Pulvermetallurgische (PM) Werkzeugstähle repräsentieren die neueste Generation der Werkzeugstahl-Technologie. Durch die Herstellung aus feinen Metallpulvern statt durch das Gießen großer Barren weisen PM-Stähle eine außergewöhnlich gleichmäßige Mikrostruktur mit kleinen, gleichmäßig verteilten Karbiden auf. Wie in Fallstudien von AHSS-Insights hervorgehoben wird, eliminiert dies die großen, spröden Karbidnetzwerke, die in konventionellen Stählen vorkommen. Das Ergebnis ist ein Material, das eine überlegene Kombination aus Verschleißfestigkeit und Zähigkeit bietet und somit PM-Stähle zu einer hervorragenden Wahl für das Stanzen hochfester Automobilbauteile macht, wo konventionelle Werkzeugstähle wie D2 vorzeitig versagen könnten.

Leistungsvervielfacher: Beschichtungen, Wärmebehandlung und Oberflächentechnik

Die alleinige Abhängigkeit vom Grundmaterial ist eine eingeschränkte Strategie. Wahre Leistungssprünge werden erreicht, indem man die Matrize als integriertes System betrachtet, bei dem Substrat, Wärmebehandlung und maßgeschneiderte Oberflächenbeschichtung synergistisch zusammenwirken. Diese „Leistungstrinität“ kann die Lebensdauer und Effizienz einer Matrize weit über das hinaus steigern, was das Substrat allein leisten könnte.

Die untergrund ist die Grundlage des Werkzeugs und bietet die notwendige Härte sowie Druckfestigkeit, um den Umformkräften standzuhalten. Ein häufiger Fehler ist jedoch die Annahme, dass eine Hochleistungsbeschichtung einen schwachen Grundwerkstoff ausgleichen kann. Harte Beschichtungen sind äußerst dünn (typischerweise 1–5 Mikrometer) und benötigen eine stabile Basis. Eine harte Beschichtung auf einem weichen Untergrund aufzubringen, ist vergleichbar damit, Glas auf eine Matratze zu legen – der Untergrund verformt sich unter Druck, wodurch die spröde Beschichtung reißt und abplatzt.

Wärmebehandlung ist der Prozess, der das Potenzial des Grundwerkstoffs freisetzt, indem er die erforderliche Härte zur Unterstützung der Beschichtung und gleichzeitig die Zähigkeit zur Vermeidung von Brüchen entwickelt. Dieser Schritt muss mit dem anschließenden Beschichtungsverfahren kompatibel sein. Beispielsweise erfolgt die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) bei Temperaturen zwischen 200 °C und 500 °C. Liegt die Anlasstemperatur des Grundwerkstoffs unter diesem Bereich, wird der Beschichtungsprozess das Werkzeug weichmachen und dessen Festigkeit erheblich beeinträchtigen.

Oberflächenbearbeitung bringt eine funktionale Schicht auf, die Eigenschaften bereitstellt, die das Grundmaterial nicht bietet, wie beispielsweise extreme Härte oder geringe Reibung. Diffusionsbehandlungen wie Nitrieren veredeln Stickstoff in die Oberfläche des Stahls ein, wodurch eine feste, extrem harte Randschicht entsteht, die nicht abblättert oder sich ablöst. Aufgebrachte Beschichtungen wie PVD und chemische Gasphasenabscheidung (CVD) fügen eine eigenständige neue Schicht hinzu. PVD wird für Präzisionswerkzeuge aufgrund der niedrigeren Verarbeitungstemperaturen bevorzugt, da diese Verzug minimieren.

Die Auswahl der richtigen Beschichtung hängt vom vorherrschenden Ausfallmechanismus ab. Die untenstehende Tabelle ordnet häufige Versagensmechanismen empfohlenen Beschichtungslösungen zu – eine Strategie, die die Oberflächentechnik zu einem präzisen Problemlösungswerkzeug macht.

Eine abschließende, entscheidende Empfehlung ist, stets den Formversuch und die notwendigen Anpassungen abzuschließen vorher bevor die endgültige Beschichtung aufgebracht wird. Dies verhindert das kostspielige Entfernen einer neu aufgebrachten Oberfläche in der letzten Abstimmungsphase und stellt sicher, dass das System für die Produktion optimiert ist.

Diagnose und Minderung gängiger Formausfallarten

Zu verstehen, warum Werkzeuge versagen, ist ebenso wichtig wie die Auswahl des richtigen Materials. Durch die Identifizierung der Ursache eines Problems können Ingenieure gezielte Lösungen umsetzen, sei es durch Materialverbesserungen, Konstruktionsänderungen oder Oberflächenbehandlungen. Die häufigsten Ausfallarten bei automobilen Umformwerkzeugen sind Verschleiß, plastische Verformung, Absplittern und Rissbildung.

Verschleiß (abrasiv und adhäsiv)

Problem: Verschleiß ist der schleichende Materialverlust von der Werkzeugoberfläche. Abrasiver Verschleiß zeigt sich als Kratzer, verursacht durch harte Partikel, während adhäsiver Verschleiß (Kaltenpressen) den Materialübergang vom Werkstück auf das Werkzeug beinhaltet und zu Anrissen auf der Bauteiloberfläche führt. Dies ist besonders beim Umformen von hochfesten Stählen (AHSS) ein Hauptanliegen, da hohe Kontaktspannungen die Reibung verschärfen.

Lösung: Um abrasiven Verschleiß zu bekämpfen, wählen Sie ein Material mit hoher Härte und einem großen Volumen an harten Karbiden, wie beispielsweise D2 oder einen pulvermetallurgisch hergestellten Werkzeugstahl. Bei Anrissebildung ist die Lösung oft eine reibungsarme PVD-Beschichtung wie WC/C oder CrN, kombiniert mit geeigneter Schmierung. Oberflächenbehandlungen wie Nitrieren verbessern ebenfalls die Verschleißfestigkeit erheblich.

Plastische Verformung (Einsinken)

Problem: Dieser Versagensfall tritt auf, wenn die Beanspruchung durch den Umformprozess die Druckfestigkeit des Werkzeugwerkstoffs überschreitet, wodurch sich das Werkzeug dauerhaft verformt oder „einsinkt“. Dies ist besonders häufig bei Warmumformanwendungen, bei denen hohe Temperaturen den Werkzeugstahl weich machen. Die Folge sind Teile, die außerhalb der Maßhaltigkeit liegen.

Lösung: Die Minderungsstrategie besteht darin, ein Material mit höherer Druckfestigkeit bei der Betriebstemperatur zu wählen. Bei Kaltverformung kann dies bedeuten, auf einen härteren Werkzeugstahl umzusteigen. Bei Warmverformung ist die Auswahl einer hochwertigeren Warmarbeitsstahlsorte wie H13 oder einer Speziallegierung erforderlich. Auch eine korrekte Wärmebehandlung zur Maximierung der Härte ist entscheidend.

Häckseln

Problem: Abplatzen ist ein Ermüdungsversagen, bei dem kleine Stücke von scharfen Kanten oder Ecken eines Werkzeugs abbrechen. Es tritt auf, wenn lokal begrenzte Spannungen die Ermüdungsfestigkeit des Materials überschreiten. Dies ist oft ein Zeichen dafür, dass das Werkzeugmaterial für den Anwendungsfall zu spröde (mangelnde Zähigkeit) ist – ein häufiges Problem beim Einsatz sehr harter Werkzeugstähle in hochbelastenden Operationen.

Lösung: Die primäre Lösung besteht darin, ein zäheres Material auszuwählen. Dies könnte bedeuten, von einer verschleißfesten Sorte wie D2 auf eine schlagzähe Sorte wie S7 umzusteigen oder auf einen pulvermetallurgisch hergestellten Werkzeugstahl zu wechseln, der ein besseres Gleichgewicht zwischen Zähigkeit und Verschleißfestigkeit bietet. Eine sachgemäße Anlasung nach dem Härten ist ebenfalls entscheidend, um innere Spannungen abzubauen und die Zähigkeit zu maximieren.

Rissbildung (Sprödbruch)

Problem: Dies ist die schwerwiegendste Ausfallart, bei der ein großer, oft katastrophaler Riss entsteht, wodurch der Werkzeugstempel unbrauchbar wird. Risse entstehen typischerweise an Spannungskonzentratoren wie scharfen Ecken, Bearbeitungsrillen oder inneren metallurgischen Fehlerstellen. Sie breiten sich rasch aus, wenn die Betriebsspannung die Bruchzähigkeit des Materials übersteigt.

Lösung: Um spröde Brüche zu vermeiden, müssen Materialauswahl und Konstruktion gleichermaßen berücksichtigt werden. Verwenden Sie ein Material mit hoher Zähigkeit und Reinheit (wenige innere Fehler), wie zum Beispiel eine ESR- oder PM-Qualität. In der Konstruktionsphase sollten großzügige Radien an allen inneren Ecken vorgesehen werden, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren. Schließlich können proaktive Diagnoseverfahren wie die Eindringprüfung während der Wartung oberflächenbündige Mikrorisse erkennen, bevor sie zu einem katastrophalen Versagen führen.

Langfristige Optimierung der Werkzeugleistung

Hochleistungen in der automobilen Umformung zu erreichen, ist keine einmalige Entscheidung, sondern ein kontinuierlicher Prozess strategischer Auswahl, Systemintegration und proaktiver Verwaltung. Der entscheidende Punkt besteht darin, über einfache Kennzahlen wie Anschaffungskosten und Härte hinauszugehen. Stattdessen basiert ein erfolgreicher Ansatz auf den Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership), bei dem eine höhere Investition zu Beginn in hochwertige Materialien, Beschichtungen und Wärmebehandlungen durch eine deutlich längere Werkzeuglebensdauer, geringere Ausfallzeiten und qualitativ hochwertigere Bauteile gerechtfertigt ist.

Die langlebigsten und effizientesten Lösungen entstehen dadurch, dass man die Werkzeugform als integriertes System betrachtet – eine Leistungstrinität, bei der ein zäher Grundkörper, eine präzise Wärmebehandlung und eine maßgeschneiderte Oberflächenbeschichtung harmonisch zusammenwirken. Indem Hersteller mögliche Ausfallursachen bereits im Voraus analysieren und eine Kombination aus Materialien und Verfahren wählen, um diesen entgegenzuwirken, können sie Werkzeuge von einer verbrauchsintensiven Kostenstelle in ein zuverlässiges, leistungsstarkes Betriebsmittel verwandeln. Diese strategische Denkweise bildet die Grundlage für den Aufbau eines effizienteren, profitableren und wettbewerbsfähigeren Fertigungsprozesses.

Häufig gestellte Fragen

1. Welches ist das beste Material für die Herstellung von Werkzeugformen?

Es gibt kein einziges "bestes" Material; die optimale Wahl hängt von der Anwendung ab. Für Kaltumformanwendungen mit hohem Volumen, bei denen eine hervorragende Verschleißfestigkeit erforderlich ist, sind Werkzeugstähle mit hohem Kohlenstoff- und Chromgehalt wie D2 (oder deren Äquivalente wie 1.2379) eine klassische Wahl. Bei der Umformung fortschrittlicher hochfester Stähle (AHSS) sind jedoch zähigere Materialien wie schlagfeste Stähle (z. B. S7) oder fortschrittliche Stähle aus Pulvermetallurgie (PM) oft überlegen, um Abplatzen und Rissbildung zu vermeiden.

2. Welches Material eignet sich am besten für das Druckgießen?

Für Druckgussformen, die geschmolzene Metalle wie Aluminium oder Zink verarbeiten, sind Warmarbeits-Werkzeugstähle der Standard. H13 (1.2344) ist die am weitesten verbreitete Sorte, da es eine hervorragende Kombination aus Warmfestigkeit, Zähigkeit und Beständigkeit gegen thermische Ermüdung (Wärmerisse) aufweist. Für anspruchsvollere Anwendungen können Premium-Varianten von H13 oder andere spezialisierte Warmarbeitsstähle verwendet werden.

3. Welche Materialeigenschaften sind wichtig für das Biegeumformen?

Bei Biegeoperationen gehören zu den wichtigsten Materialeigenschaften eine hohe Streckfestigkeit, um Verformungen entgegenzuwirken, eine gute Verschleißfestigkeit, um das Profil des Werkzeugs über die Zeit beizubehalten, sowie ausreichende Zähigkeit, um Abplatzen an scharfen Radien zu verhindern. Die Duktilität und Plastizität des Materials sind ebenfalls wichtige Aspekte, da sie beeinflussen, wie sich das Werkstückmaterial formt und fließt, ohne zu brechen.

4. Welcher Stahl eignet sich am besten für Schmiedewerkzeuge?

Schmiedewerkzeuge unterliegen extremen Stoßbelastungen und hohen Temperaturen, weshalb Materialien mit außergewöhnlicher Warmfestigkeit und Zähigkeit erforderlich sind. Warmarbeitsstähle sind hier die erste Wahl. Sorten wie H11 und H13 sind bei konventionellen Schmiedewerkzeugen sehr verbreitet, da sie darauf ausgelegt sind, den intensiven thermischen und mechanischen Beanspruchungen des Prozesses standzuhalten, ohne weich zu werden oder zu brechen.