Hartmetall-Stanzwerkzeuge: Materialvorteile, Designüberlegungen und Maximierung der Werkzeuglebensdauer

Warum Wolframkarbid das beste Material für Stanzformen ist

Hartmetall-Stanzwerkzeuge sind zum Branchenmaßstab für großvolumige Metallumform-, Stanz-, Loch- und Folgeschnittoperationen geworden, bei denen die Langlebigkeit des Werkzeugs, die Maßhaltigkeit und die Beständigkeit gegen abrasiven Verschleiß nicht verhandelbare Anforderungen sind. Die außergewöhnliche Härte des Materials – je nach Sorte und Bindemittelgehalt typischerweise zwischen 85 und 93 HRA (Rockwell A) – ist der Hauptgrund dafür, dass Hartmetallmatrizen in anspruchsvollen Produktionsumgebungen die herkömmlichen Werkzeugstahlalternativen um den Faktor 10 bis 50 überdauern. Diese außergewöhnliche Härte ergibt sich aus der Kristallstruktur von Wolframcarbid (WC)-Partikeln, die auf der Mohs-Skala nach Diamant an zweiter Stelle stehen und durch einen Flüssigphasen-Sinterprozess in einer metallischen Kobalt- oder Nickelmatrix verbunden sind.

Jenseits roher Härte, Hartmetall-Stanzwerkzeuge bieten eine Kombination von Eigenschaften, die kein einzelnes alternatives Material reproduzieren kann. Die Druckfestigkeit von Hartmetall übersteigt 4.000 MPa – etwa viermal so viel wie die von D2-Werkzeugstahl – und ermöglicht so, dass Hartmetallmatrizen den extremen Kontaktspannungen standhalten, die beim Hochgeschwindigkeitsstanzen harter Materialien wie Edelstahl, Elektroblechlaminierungen, Kupferlegierungen und gehärtetem Federstahlband entstehen. Der niedrige Wärmeausdehnungskoeffizient und die hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials gewährleisten die Dimensionsstabilität unter der zyklischen Erwärmung, die bei kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitspressvorgängen entsteht, und verhindern so die thermische Ermüdungsrissbildung, die bei erhöhten Hubgeschwindigkeiten zu einer fortschreitenden Verschlechterung der Werkzeugstahlmatrizen führt.

Wichtige Materialeigenschaften von Wolframkarbid für Stanzanwendungen

Die Leistung eines Hartmetall-Stanzwerkzeugs in der Produktion wird direkt von der spezifischen Sorte des ausgewählten Hartmetalls bestimmt. Hartmetallsorten werden durch Variation der Wolframkarbid-Korngröße, der Art und des Prozentsatzes des metallischen Bindemittels sowie durch die Zugabe von Sekundärkarbiden wie Titankarbid (TiC), Tantalkarbid (TaC) oder Chromkarbid (Cr₃C₂) hergestellt. Jede dieser Variablen schafft ein anderes Gleichgewicht zwischen Härte, Zähigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Härte und Verschleißfestigkeit

Die Härte ist die Eigenschaft, die bei Anwendungen mit Wolframcarbid-Matrizen am unmittelbarsten mit der Verschleißfestigkeit zusammenhängt. Wenn der Kobaltbindemittelgehalt von 25 Gew.-% auf 3 Gew.-% abnimmt, steigt die Härte schrittweise von etwa 85 HRA auf 93 HRA. Feine und ultrafeine WC-Korngrößen – unter 1 Mikrometer – erhöhen die Härte weiter, indem sie die mittlere freie Weglänge zwischen harten Karbidpartikeln verringern, was die Widerstandsfähigkeit gegen Mikroabrieb an Schneidkanten und Formradien erhöht. Für Stanzwerkzeuge, die mit stark abrasiven Materialien wie Siliziumstahl, kaltgewalztem Edelstahl oder Pulvermetallpresslingen arbeiten, liefern ultrafeinkörnige Sorten mit 6–10 Gew.-% Kobalt die optimale Kombination aus hoher Härte und ausreichender Bruchzähigkeit, um einem Abplatzen während der Pressbelastung zu widerstehen.

Bruchzähigkeit und Schlagfestigkeit

Die Bruchzähigkeit (K₁c) misst den Widerstand eines Materials gegen Rissausbreitung unter Stoß- oder Stoßbelastung – die Eigenschaft, die bestimmt, ob eine Matrize absplittert, reißt oder katastrophal bricht, wenn sie plötzlichen Überlastungen, Fehlzuführungen der Presse oder Doppelschlagereignissen ausgesetzt wird. Die Zähigkeit von Wolframcarbid steigt mit dem Kobaltgehalt und reicht von etwa 8 MPa·m½ bei 6 Gew.-% Co bis zu über 15 MPa·m½ bei 20–25 Gew.-% Co. Bei Stanzwerkzeugen, die einer erheblichen Stoßbelastung ausgesetzt sind – wie z. B. schwere Schneidwerkzeuge, die mit dickem Material arbeiten, oder progressive Matrizen mit komplexen Stempelgeometrien, die asymmetrische Schnittkräfte erzeugen – ist die Auswahl einer Sorte mit höherem Kobaltgehalt von entscheidender Bedeutung, um katastrophale Brüche selbst bei zu verhindern die Kosten für eine gewisse Verschleißfestigkeit. Die richtige Auswahl der Sorte gleicht die konkurrierenden Anforderungen an Härte und Zähigkeit basierend auf dem spezifischen Belastungsprofil der Anwendung aus.

Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul

Der Elastizitätsmodul von Wolframkarbid – je nach Sorte etwa 550–650 GPa – ist etwa dreimal höher als der von Werkzeugstahl. Diese extreme Steifigkeit bedeutet, dass sich Hartmetall-Stanzwerkzeuge unter Presslast weitaus weniger durchbiegen als gleichwertige Werkzeuge aus Werkzeugstahl, was sich direkt in engeren Teiletoleranzen, konsistenteren Merkmal-zu-Merkmal-Abmessungen bei der Arbeit mit Folgegesenken und einer geringeren Rückfederungsschwankung bei Umformvorgängen niederschlägt. Die hohe Druckfestigkeit verhindert eine Verformung und Einkerbung der Matrizenoberfläche bei wiederholtem Kontakt mit hohem Druck, was der Hauptmechanismus für Maßabweichungen bei Matrizen aus Werkzeugstahl ist, die mit harten Bandmaterialien arbeiten.

Auswahlhilfe für Hartmetall-Stanzformen

Um die richtige Hartmetallsorte für eine Stanzformanwendung auszuwählen, müssen die Materialeigenschaften an die spezifische Kombination aus Werkstückmaterial, Pressgeschwindigkeit, Formgeometrie und erwartetem Produktionsvolumen angepasst werden. Die folgende Tabelle fasst die am häufigsten verwendeten Hartmetallsortenkategorien für Stanzwerkzeuganwendungen und ihre optimalen Anwendungsfälle zusammen.

Nickelgebundene Hartmetallsorten verdienen besondere Erwähnung für Anwendungen, bei denen korrosive Bandmaterialien gestanzt werden oder bei denen Werkzeugkomponenten aggressiven Schmier- und Kühlmitteln ausgesetzt sind. Kobaltbindemittel sind in sauren Umgebungen anfällig für Korrosionsangriffe, die die Bindephase abbauen und zu einer beschleunigten Aufrauung der Oberfläche führen. Nickelgebundene Wolframcarbid-Stanzwerkzeuge bieten die gleiche Härte und Zähigkeit wie Kobaltsorten und bieten gleichzeitig eine deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit in diesen Umgebungen. Dies macht sie zur bevorzugten Wahl für das Stanzen medizinischer Geräte und die Herstellung elektronischer Steckverbinder, wo strenge Prozessreinheitsstandards gelten.

Arten von Hartmetall-Stanzwerkzeugen und ihre Konstruktion

Wolframkarbid wird im Stanzwerkzeugbau in mehreren unterschiedlichen Formen eingesetzt, die jeweils für unterschiedliche Produktionsmaßstäbe, Teilegeometrien und wirtschaftliche Überlegungen geeignet sind. Das Verständnis der verfügbaren Konstruktionsoptionen ermöglicht es Werkzeugmachern und Fertigungsingenieuren, sowohl die anfänglichen Werkzeugkosten als auch die Gesamtkosten pro Teil über den Produktionslauf hinweg zu optimieren.

Vollhartmetall-Stanzwerkzeuge

Vollhartmetall-Stanzwerkzeuge werden vollständig aus einem einzigen Stück gesintertem Hartmetall gefertigt. Diese Konstruktion ist Standard für Stempel mit kleinem Durchmesser unter ca. 25 mm, kleine Schneidmatrizen, Locheinsätze und Präzisionsformstempel, bei denen die kompakte Geometrie eine vollständige Abstützung des Hartmetalls gegen Biege- und Zugspannungen ermöglicht. Vollhartmetallstanzen für das Stanzen von Steckverbinderklemmen, die Herstellung von Leiterrahmen und die Produktion elektrischer Kontakte erreichen routinemäßig Standzeiten von mehr als 50 bis 100 Millionen Hüben auf dünnen Kupfer- und Messingbandmaterialien. Die Hauptbeschränkung der Konstruktion aus Vollhartmetall ist die Sprödigkeit unter Biegebelastung. Stempel aus Vollhartmetall mit hohen Aspektverhältnissen (Verhältnisse von Länge zu Durchmesser über 5:1) sind anfällig für seitliches Versagen durch Knicken und erfordern Präzisionsführungsbuchsen und ein minimales Spiel zwischen Stempel und Führung, um innerhalb sicherer Belastungsgrenzen zu bleiben.

Konstruktion mit Hartmetalleinsatz und Schrumpfpassform

Bei größeren Stanzwerkzeugkomponenten – Blindplatten, Matrizenknöpfe, Formeinsätze und Ziehringe – wird die Konstruktion aus Vollhartmetall unerschwinglich teuer und unpraktisch in der Herstellung und Handhabung. Die branchenübliche Lösung besteht darin, einen Hartmetalleinsatz in einen Stahlhalter einzupressen oder einzuschrumpfen, der strukturelle Unterstützung, Stoßdämpfung und die mechanische Schnittstelle für die Montage des Matrizensatzes bietet. Durch die Presspassung zwischen dem Hartmetalleinsatz und dem Stahlhalter wird das Hartmetall einer Restdruckspannung ausgesetzt, wodurch seine Widerstandsfähigkeit gegen Zugrisse beim Stanzen erheblich verbessert wird. Typische Interferenzwerte für die Installation von Hartmetall-Matrizenknöpfen liegen zwischen 0,001 und 0,003 Zoll pro Zoll Hartmetall-Außendurchmesser. Eine unsachgemäße Presspassung – entweder ungenügend (was zu Reibverschleiß und Migration führt) oder übermäßig (was zu Spannungsrissen während der Montage führt) – ist eine der häufigsten Ursachen für vorzeitiges Versagen von Hartmetall-Matrizeneinsätzen in der Produktion.

Segmentierte Hartmetall-Progressivmatrizen

Komplexe Folgestanzwerkzeuge, die mehrere Stanz-, Loch-, Biege- und Umformvorgänge in einem einzigen Streifendurchgang durchführen, werden oft mit segmentierten Hartmetalleinsätzen konstruiert, die in Präzisionsstahl-Matrizenschuhen montiert sind. Jede Station im Folgeverbundgesenk verfügt über spezielle Hartmetall-Stempel- und Matrizeneinsatzpaare, die für den spezifischen Betrieb dieser Station und die Kontaktbedingungen des Werkstückmaterials optimiert sind. Dieser segmentierte Ansatz ermöglicht den Austausch einzelner verschlissener oder beschädigter Hartmetallstationen, ohne dass die gesamte Matrizenbaugruppe verschrottet werden muss, und ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher Hartmetallsorten an verschiedenen Stationen basierend auf dem spezifischen Spannungsprofil jeder Station. Folgeverbundstanzwerkzeuge für große Stückzahlen für das Stanzen von Laminierungen für Elektromotoren, Steckverbinderanschlüsse für die Automobilindustrie und die Produktion von IC-Leiterrahmen stellen die anspruchsvollsten Beispiele für den Aufbau segmentierter Hartmetall-Folgeverbundstanzen dar. Einige Werkzeuge erreichen kumulierte Produktionsläufe von mehr als einer Milliarde Teilen, bevor sie umfassend umgebaut werden.

Herstellung und Schleifen von Hartmetall-Stanzwerkzeugen

Die Herstellung von Stanzwerkzeugen aus Wolframcarbid erfordert spezielle Ausrüstung, Werkzeuge und Prozesskenntnisse, die sich grundlegend von der herkömmlichen Herstellung von Werkzeugstahlwerkzeugen unterscheiden. Die extreme Härte von Hartmetall macht eine herkömmliche Bearbeitung unmöglich – der gesamte Materialabtrag muss mit Diamantschleifmitteln oder Funkenerosion (EDM) erfolgen, und die Auswahl der Prozessparameter bestimmt direkt die endgültige Leistung der Matrize.

Diamantschleifen für Hartmetall-Matrizenprofile

Das Diamantscheibenschleifen ist die primäre Fertigungsmethode zur Herstellung flacher Oberflächen, zylindrischer Profile und Winkelmerkmale von Stanzwerkzeugkomponenten aus Wolframkarbid. Die Auswahl kunstharzgebundener, keramisch und metallgebundener Diamantscheiben richtet sich nach der zu schleifenden Hartmetallsorte und der erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit. Die kritischen Prozessparameter – Scheibengeschwindigkeit, Werkstückvorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe pro Durchgang und Kühlmittelfluss – müssen sorgfältig kontrolliert werden, um thermische Schäden an der Hartmetalloberfläche zu vermeiden, die sich in Mikrorissen, Restzugspannung oder Oberflächenphasenumwandlung äußern. Das Oberflächenschleifen von Hartmetall-Matrizenplatten erfordert die Anwendung von Flutkühlmittel, ein scharfes Abrichten der Diamantscheibe und leichte Endbearbeitungsdurchgänge mit einer Schnitttiefe von weniger als 0,005 mm, um die Oberflächengüte (Ra unter 0,2 µm) und die Ebenheitstoleranz zu erreichen, die für Präzisionsschneide-Matrizenabstände erforderlich sind.

Drahterodieren für komplexe Hartmetall-Gesenkgeometrien

Die Drahterosion (Drahterodieren) hat sich zum vorherrschenden Verfahren zum Schneiden komplexer zweidimensionaler Profile in Wolframcarbid-Matrizenplatten entwickelt, einschließlich unregelmäßiger Stanzkonturen, progressiver Matrizenöffnungen und Präzisionsformmatrizenhohlräumen. Beim Drahterodieren wird Material durch kontrollierte Funkenerosion mit einer kontinuierlich zugeführten Messing- oder verzinkten Drahtelektrode entfernt, wodurch es völlig unabhängig von der Werkstückhärte ist. Moderne fünfachsige Drahterodiersysteme können Hartmetall-Matrizenkomponenten mit Maßtoleranzen von ±0,002 mm schneiden und nach Feinbearbeitungsschnittsequenzen Oberflächengüten unter Ra 0,3 µm erzielen. Ein entscheidender Aspekt beim Drahterodieren von Hartmetall ist die Neugussschicht – eine dünne Zone aus wiederverfestigtem Material mit einer Tiefe von etwa 2–10 µm, die Zugeigenspannungen und Mikrorisse enthält. Durch mehrere Glättschnitte mit abnehmenden Energieeinstellungen wird die Neugussschicht von vorherigen Schnitten nach und nach entfernt. Die endgültige Qualität der EDM-Oberfläche muss überprüft werden, um sicherzustellen, dass keine Neugussreste auf den Schnittkantenoberflächen zurückbleiben, die als Rissbildungsstellen in der Produktion dienen würden.

Läppen und Polieren für kritische Werkzeugoberflächen

Nach Schleif- und Erodiervorgängen werden die Schneidkanten, Formradien und Freiflächen von Hartmetall-Stanzwerkzeugen in der Regel durch Diamantläppen oder Polieren nachbearbeitet, um verbleibende Bearbeitungsschäden zu entfernen und die endgültige Oberflächenqualitätsspezifikation zu erreichen. Durch manuelles Läppen mit Diamantpaste auf Läppplatten aus gehärtetem Stahl oder Gusseisen – unter Verwendung zunehmend feiner Körnungen von 15 µm bis hin zu 1 µm oder darunter – werden Oberflächenunregelmäßigkeiten entfernt und eine einheitliche Kantengeometrie hergestellt, die für die Schnittqualität und die Lebensdauer der Matrize entscheidend ist. Für hochpräzise Hartmetall- und Münzmatrizen zum Feinschneiden sind Endoberflächengüten unter Ra 0,05 µm auf den Formflächen erforderlich, um die Spezifikationen für die Oberflächenqualität des Teils zu erreichen und die Materialanhaftung beim Stanzen zu minimieren.

Optimierung von Spiel, Schmierung und Presseneinrichtung für Hartmetall-Stanzwerkzeuge

Selbst die hochwertigste Hartmetall-Stanzmatrize wird vorzeitig ausfallen, wenn sie mit falschem Abstand zwischen Stempel und Matrize, unzureichender Schmierung oder unsachgemäßer Presseneinstellung betrieben wird. Diese Betriebsparameter haben einen großen Einfluss auf die Werkzeuglebensdauer, die Teilequalität und das Risiko eines katastrophalen Hartmetallbruchs während der Produktion.

Abstand zwischen Stempel und Matrize für Hartmetallwerkzeuge

Der optimale Abstand zwischen Stempel und Matrize für Schneid- und Lochmatrizen aus Wolframcarbid ist im Allgemeinen enger als bei entsprechenden Werkzeugstahlwerkzeugen – typischerweise 3 bis 8 Prozent der Materialstärke pro Seite für die meisten Metalle, verglichen mit 8 bis 12 Prozent für Werkzeugstahlmatrizen. Engere Spaltmaße werden durch die überlegene Verschleißfestigkeit und Dimensionsstabilität von Hartmetall ermöglicht und führen zu saubereren Schnittflächen mit weniger Überschlag, weniger Poliertiefe und geringerem Bruchzonenwinkel. Ein zu enger Spalt konzentriert jedoch die Schnittkräfte auf die Hartmetall-Schneidkanten, beschleunigt das Abplatzen der Kanten und erhöht das Risiko von Rissen am Stempel oder an der Matrizenplatte. Die Spaltoptimierung sollte validiert werden, indem die Schnittkantenqualität mit einem kalibrierten optischen Komparator oder einem Rasterelektronenmikroskop untersucht wird, um den gewünschten Bruchzonenwinkel und die Grathöhe zu bestätigen, bevor Produktionsmengen festgelegt werden.

Schmierungsanforderungen

Die richtige Schmierung ist entscheidend für die Maximierung der Lebensdauer der Hartmetall-Stanzmatrize, indem sie die Reibung an der Schnittstelle zwischen Stempel und Material reduziert, Materialansammlungen (Abrieb) an den Matrizenoberflächen verhindert und die Matrizentemperatur bei Hochgeschwindigkeitsbetrieb kontrolliert. Für die meisten progressiven Hartmetall-Stanzvorgänge auf Stahl- und Edelstahlbändern sorgt ein schwefelhaltiges oder chloriertes Hochdruck-Stanzöl mit geringer Viskosität, das über eine Walzenauftragsmaschine oder ein Sprühsystem mit einem kontrollierten Filmgewicht von 0,5 bis 2,0 g/m² aufgetragen wird, für eine ausreichende Schmierung. Auf Kupfer- und Messingbändern sind chlorfreie Formulierungen erforderlich, um korrosive Flecken zu verhindern. Trockenfilmschmierstoffe – einschließlich Molybdändisulfid- und PTFE-Beschichtungen, die auf das Band aufgetragen werden – werden in Anwendungen verwendet, bei denen eine Ölverunreinigung von Stanzteilen nicht akzeptabel ist, wie z. B. bei elektrischen Kontakten und bei der Herstellung medizinischer Geräte.

Pressenanforderungen für Hartmetall-Matrizenschutz

Die Sprödigkeit von Wolframcarbid unter Zug- und Biegebeanspruchung bedeutet, dass Hartmetall-Stanzwerkzeuge sehr empfindlich auf Pressenfehlausrichtungen, Schlittenparallelitätsfehler und außermittige Belastungen reagieren, die von Werkzeugstahlwerkzeugen toleriert würden. Der Einsatz von Hartmetall-Matrizen in einer verschlissenen oder falsch ausgerichteten Presse ist eine der schnellsten Möglichkeiten, einen vorzeitigen Matrizenausfall herbeizuführen. Die für Hartmetallwerkzeuge verwendete Presse sollte über die gesamte Matrizenfläche eine Parallelität zwischen Schlitten und Bett von weniger als 0,010 mm aufweisen und über einen hydraulischen Überlastschutz verfügen, der auf 110–120 Prozent der berechneten Schnittkraft eingestellt ist, um den Pressenweg im Falle einer Fehlzuführung oder eines Doppelschlags zu stoppen, bevor es zu katastrophalen Schäden an der Matrize kommt. Schnelltrennbare Werkzeugschutzsensoren – zur Überwachung des Streifenvorschubs, des Teileauswurfs und der Durchbiegung des Werkzeugschutzstifts – gehören zur Standardausrüstung von Folgeverbund-Karbid-Matrizenlinien und amortisieren sich schnell, da ein einziger katastrophaler Karbidbruch verhindert wird.

Wartung, Nachschärfen und Aufbereitung von Hartmetall-Stanzwerkzeugen

Einer der wesentlichen wirtschaftlichen Vorteile von Hartmetall-Stanzwerkzeugen gegenüber Werkzeugstahl ist die Möglichkeit, verschlissene Werkzeuge durch präzises Nachschleifen der Schneidflächen aufzubereiten und so scharfe Schneidkanten und eine korrekte Freiraumgeometrie wiederherzustellen. Eine gut gewartete Hartmetallmatrize kann in der Regel 20 bis 50 Mal nachgeschärft werden, bevor der angesammelte Materialabtrag die Matrize unter die Mindesthöhenspezifikationen reduziert, wodurch eine Gesamtlebensdauer erreicht wird, die um ein Vielfaches länger ist als die anfängliche Werkzeuglebensdauer zwischen den Schleifvorgängen.

• Überwachung von Verschleißindikatoren: Erstellen Sie Produktionsüberwachungsprotokolle, die die Grathöhe an gestanzten Teilen, die Überrolltiefe der Schnittkante und Trenddaten zur Presskraft als Indikatoren für fortschreitenden Werkzeugverschleiß verfolgen. Das Einleiten des Nachschleifens beim ersten Anzeichen einer Gratbildung – statt es so lange auszuführen, bis die Teilequalität außerhalb der Spezifikation liegt – minimiert den pro Nachschleifzyklus erforderlichen Materialabtrag und maximiert die Gesamtzahl der verfügbaren Nachschleifzyklen, bevor die Matrize die Ausschusshöhe erreicht.
• Flächenschleifen für Mahlgut: Das Nachschleifen der Hartmetall-Gesenkflächen erfolgt auf einem Präzisions-Flachschleifer unter Verwendung einer kunstharzgebundenen Diamant-Topfscheibe oder einer segmentierten Diamant-Planscheibe. Der minimale Materialabtrag pro Nachschliff sollte ausreichen, um die gesamte Verschleißzone zu durchbrechen – typischerweise 0,05 bis 0,15 mm pro Fläche – und frisches, unbeschädigtes Hartmetall mit scharfen Schneidkanten freizulegen.
• Kantenhonen nach dem Nachschleifen: Frisch geschliffene Hartmetall-Schneidkanten enthalten Mikroabsplitterungen und Schleifgrate, die die anfängliche Werkzeugstandzeit verkürzen, wenn sie nicht vor der Rückführung der Matrize in die Produktion behoben werden. Eine leicht kontrollierte Kantenschärfung mit einem feinen Diamant- oder Bornitridstein – wobei nur 0,005 bis 0,020 mm Kantenmaterial in einem gleichmäßigen Winkel entfernt werden – stärkt die Schneidkantengeometrie und verbessert die Standzeit des ersten Werkzeugs nach dem Nachschleifen erheblich.
• Inspektion nach jedem Nachschleifen: Überprüfen Sie nach jedem Nachschleifzyklus alle Hartmetallkomponenten unter Vergrößerung (bei mindestens 10-facher Lupe, idealerweise unter dem Mikroskop eines Werkzeugmachers) auf Mikrorisse, Kantenabsplitterungen und Oberflächenunregelmäßigkeiten, bevor Sie sie wieder in den Matrizensatz einbauen. Risse in Hartmetall-Matrizenkomponenten breiten sich unter Produktionsbelastung schnell aus und führen zu katastrophalen Ausfällen. Ihre Identifizierung bei der Inspektion verhindert Schäden an nachgeschalteten Pressen und ungeplante Ausfallzeiten.
• Neubeschichtung für längere Lebensdauer: PVD-Beschichtungen (Physical Vapour Deposition) – insbesondere TiN, TiCN, TiAlN und DLC (diamantähnlicher Kohlenstoff) –, die nach dem Schleifen auf Hartmetall-Stanzstempeloberflächen aufgetragen werden, können die Intervalle zwischen den Nachschleifvorgängen bei abrasiven Werkstückmaterialien um das Zwei- bis Vierfache verlängern. DLC-Beschichtungen sind besonders effektiv bei Kupfer- und Aluminium-Stanzanwendungen, bei denen die Materialhaftung an der Stempeloberfläche ein primärer Verschleißmechanismus ist.

Stanzwerkzeuge aus Wolframcarbid vs. Werkzeugstahl: Ein direkter Vergleich

Bei der Entscheidung zwischen Wolframcarbid und Werkzeugstahl für eine Stanzformanwendung müssen die anfänglichen Werkzeuginvestitionen und die Gesamtbetriebskosten während des Produktionslaufs abgewogen werden. Der folgende Vergleich bietet einen praktischen Rahmen für diese Entscheidung über die wichtigsten Leistungs- und Wirtschaftsdimensionen hinweg.

Der wirtschaftliche Übergangspunkt – das Produktionsvolumen, ab dem die niedrigeren Kosten pro Teil von Hartmetall die höheren anfänglichen Werkzeuginvestitionen ausgleichen – liegt typischerweise zwischen 500.000 und 2 Millionen Teilen, abhängig von der Komplexität der Matrize, der Härte des Werkstückmaterials und dem mit jedem Material erreichbaren Nachschleifintervall. Für jedes Stanzprogramm, von dem erwartet wird, dass es mehr als 2 Millionen Teile umfasst, spricht die Analyse der Gesamtbetriebskosten fast durchweg für die Stanzformkonstruktion aus Wolframcarbid gegenüber Werkzeugstahlalternativen.