Stahlwerkstoffe & Stanzwerkzeuge: Festigkeit, Haltbarkeit und Performance

Werkzeugstahl muss viel zäher sein als eine normale Legierung. Die Materialien sind hart, abriebfest und stoßfest und darauf ausgelegt, Verschleiß zu widerstehen. Alles in allem sind Maschinenmatrizen und -stempel offensichtlich deutlich härter als diese Werkstücklegierungen. Das liegt daran, dass sie in der Lage sein müssen, das weichere Metall in irgendeiner sinnvollen Weise zu verformen. Noch immer fasziniert von Materialwiderstandsfragen: Wie zäh ist dieser Stahlwerkstoff wirklich? Tatsächlich ist er unnachgiebig starr.

Unnachgiebige Werkzeugstahleigenschaften

Es ist nicht schwierig, Stahl in ein superhartes Material zu verwandeln. Spezielle Wärmebehandlungsofen erledigen diese Aufgabe ständig. Kohlenstoff, vielleicht bis zu einem Prozent dieses Legierungselements, bindet sich mit dem formbaren Eisenstoff. Exotische Zusätze wie Vanadium und Chrom verstärken den Werkzeugstahl weiter. An der Spitze dieser Legierungsfamilie trotzen Wolframkarbid-Stempel und -Bohrer absolut mechanischer Beanspruchung. Subjektiert man sie Stoß, Abrieb oder jeder anderen vorstellbaren materialunterminierenden Kraft, werden Werkzeuge aus dieser Legierung weder ausbrechen noch eine stumpfe Arbeitsseite erleiden.

Zeigt Dreiachs-Widerstand

Wenn ein energiegeladener Stanzvorgang in Zeitlupe betrachtet werden könnte, sähen wir, wie stark beansprucht die Arbeitsseite wird, wenn der Hammer fällt. Der hochfeste Stahl leitet diese kinetische Energie weiter. Das stumpfe Hinterende des Stempels wird durch die abrasive Wirkung gequält. Gleichzeitig schlägt die sich verjüngende Front nieder, bis sie die Oberfläche eines Werkstücks eindrückt. Diese Aktion wird immer wieder wiederholt, doch das Werkzeug wird nicht stumpf oder verformt. Es ist die angeborene Scherfestigkeit des Stahlmaterials, die den Stempel vor dem Brechen bewahrt. Was die Widerstandsfähigkeit der Legierung gegen die Kraft dieser Stöße betrifft, so ist das eine Eigenschaft, die wir mit Verschleißfestigkeit assoziieren. Grundlegend ist dieser Werkzeugstahl mit Schlagzähigkeit ausgestattet. Ebenso dreht sich ein Bohrer beim Schneiden nach innen, aber die konkurrierenden Spannungskräfte verformen den Schneidbohrer in keiner Weise.

Sicherlich, wenn der Werkzeugstahl完全 starr wäre, würde diese kinetische Kraft noch schneller durch das Werkzeug wandern. In der Realität funktionieren metallurgische Disziplinen nicht so. Nein, wenn die Werkzeugkante zu starr ist, wird sie spröde. Die Lebensdauer eines Bohrers, einer Matrize oder eines Stempels wäre stark beeinträchtigt, wenn der Stahlgrundstoff in diesem übermäßig starren Zustand belassen würde. Um diese unerwünschte Materialeigenschaft zu vermeiden, wird das Ausgangsmetall mit Kohlenstoff und jenen exotischen Metallen legiert, die wir zuvor erwähnt haben. Darüber hinaus werden die Werkzeuge in kontrastierenden Verfahren abgeschreckt und angelassen. Wasser oder Öl, Luft oder Hitze – der Wärmebehandlungszyklus verstärkt die bereits gestärkte Werkzeugkante.