OEM-Matrizen zum Biegen, Stanzen und Prägen von Metall; Stanzwerkzeuge für Automobilteile

I. Materialauswahl für Matrizen mit extrem langer Lebensdauer
Prägewerkzeuge mit extrem langer Lebensdauer verwenden vorzugsweise hoch{1}feste, hoch-zähe und verschleißfeste-legierte Stähle. Die gängigen Güteklassen sind H13, SKD11 und DC53. H13-Stahl enthält Molybdän-, Vanadium- und Chromlegierungselemente und seine Härte nach dem Abschrecken kann HRC58-62 erreichen, wodurch er für Stanzanwendungen mittlerer bis hoher Festigkeit geeignet ist. SKD11-Stahl enthält einen hohen Chromgehalt und weist eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit auf, wodurch er für Präzisionsschneidwerkzeuge geeignet ist.

Pulvermetallurgische Gesenkstähle (wie CPM 10V und ASP 23) werden mit pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt. Sie haben eine gleichmäßige Mikrostruktur, feine Körner und keine nennenswerte Entmischung. Ihre Zähigkeit und Verschleißfestigkeit sind denen herkömmlicher geschmiedeter Gesenkstähle überlegen und verlängern ihre Lebensdauer im Vergleich zu gewöhnlichen Gesenkstählen um das Drei- bis Fünffache. Sie werden hauptsächlich bei der Herstellung von Matrizen mit extrem langer Lebensdauer für das Hochgeschwindigkeitsstanzen und das Prägen komplex geformter Teile verwendet.

II. Innovatives Wärmebehandlungsverfahren für extrem langlebige Formen

Es kommt ein mehrstufiger Abschreckprozess zum Einsatz. H13-Stahl wird auf 1050-1080 Grad erhitzt und 2-3 Stunden lang gehalten, dann an der Luft auf 600 Grad abgekühlt und anschließend mit Öl auf unter 150 Grad abgekühlt, um eine Rissbildung in der Form zu verhindern. Das Anlassen bei niedriger Temperatur erfolgt bei 180–220 Grad für 4–6 Stunden, um Abschreckspannungen zu beseitigen, die Härte und Zähigkeit der Form auszugleichen und ein Absplittern während des Gebrauchs zu verhindern.

Ein Vakuum-Wärmebehandlungsprozess ersetzt das herkömmliche Abschrecken im Salzbad vollständig. Das Vakuumniveau wird auf unter 10⁻³ Pa geregelt, die Heizrate beträgt 5-10 Grad/min und eine Hochdruckgaskühlung wird verwendet, um Oxidation und Entkohlung der Formoberfläche zu verhindern, die Gleichmäßigkeit der Oberflächenhärte zu verbessern und Oberflächenfehler zu reduzieren.

Bei der Oberflächenverstärkung kommen Gasnitrierungs- oder Ionennitrierungsprozesse mit einer Nitrierungstemperatur von 500–550 Grad und einer Haltezeit von 8–12 Stunden zum Einsatz. Die Dicke der nitrierten Schicht wird auf 0,15–0,3 mm kontrolliert, wodurch eine Oberflächenhärte von HV800 oder höher erreicht wird, was die Verschleißfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit der Formschneidkanten deutlich verbessert. Bei komplexen Formen kommt ein Karbonitrierverfahren zum Einsatz, das Oberflächenhärte und Schichtzähigkeit ausgleicht und so die Lebensdauer der Form verlängert.

III. Digitale und intelligente Optimierung von Wärmebehandlungsprozessen

Mithilfe von Wärmebehandlungssimulationssoftware (z. B. Deform und Sysweld) werden die Formmaterialzusammensetzung und die Dimensionsparameter eingegeben, um die Temperatur- und Spannungsfelder während des Erhitzens und Abkühlens zu simulieren. Dadurch werden Parameter wie Abschrecktemperatur, Haltezeit und Abkühlrate optimiert, wodurch Versuchs- und Fehlerkosten vermieden werden und eine gleichbleibende Formleistung sichergestellt wird.

Die Wärmebehandlungsausrüstung ist mit einem intelligenten Überwachungssystem verbunden, das Daten wie Heiztemperatur, Ofenatmosphäre und Abkühlrate in Echtzeit erfasst. Durch Big-Data-Analyse werden Prozessparameter angepasst, um eine gleichmäßige Wärmebehandlungsleistung über mehrere Formchargen hinweg zu erreichen, wodurch der Formentwicklungszyklus verkürzt und die Fehlerrate reduziert wird.

IV. Umweltfreundlich und energiesparend-Optimierung des Wärmebehandlungsprozesses

Es kommt ein energiesparender und umweltfreundlicher Vakuum-Wärmebehandlungsofen zum Einsatz, der mit einem Abwärmerückgewinnungssystem ausgestattet ist. Die Energienutzung wird im Vergleich zu herkömmlichen Abschrecköfen um 25–30 % erhöht, wodurch Abgas- und Abwasseremissionen reduziert und Umweltschutzanforderungen erfüllt werden.

Durch Materialoptimierung und verbesserte Wärmebehandlungsprozesse wird die Lebensdauer von Formen von herkömmlichen 100.000–300.000 Zyklen auf 500.000–1.000.000 Zyklen erhöht, wodurch die Häufigkeit des Formaustauschs verringert, der Formmaterialverbrauch gesenkt und eine Ressourcenschonung erreicht wird.