DE19938452A1 - Formwerkzeug - Google Patents

Formwerkzeug

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DE19938452A1
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Walter Munz
Johann Wenninger
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00Tools as parts of machines covered by this subclass
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20Deep-drawing
    • B21D22/21Deep-drawing without fixing the border of the blank

Abstract

Vorgestellt wird ein mehrteiliges Ziehwerkzeug zur Umformung von höherfesten Stahlblechen, welches erfindungsgemäß auf kostengünstige Weise für eine Serienfertigung von einigen tausend Blechteilen derart ausgebildet ist, daß die Werkzeugteile (6, 10, 14) aus einer Feinzinklegierung als Grundmaterial hergestellt und mit einer Oberflächenbeschichtung (18) aus einem chromhaltigen Material versehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug, und insbesondere ein mehr­ teiliges Ziehwerkzeug, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur Umformung von Bleichteilen im Kraftfahrzeugbau ist es bekannt, Ziehwerk­ zeuge aus Grauguß zu verwenden, die lange Standzeiten mit Stückzahlen typischenrveise in der Größenordnung von 0,5 Mio. besitzen. Werden derartige Graugußwerkzeuge mit einer Chrombeschichtung versehen, so lassen sich die Standzeiten sogar noch auf etwa das Doppelte erhöhen. Solche Form­ werkzeuge sind jedoch kostspielig in der Herstellung.
Wesentlich kostengünstiger sind hingegen Ziehwerkzeuge aus Feinzink­ legierungen (Zamak), die allerdings über deutlich geringere Standzeiten verfügen und daher nur für den Prototypenbereich mit Stückzahlen von - je nach Blechart - einigen hundert Teilen einsetzbar sind.
Demzufolge besteht ein anhaltender Bedarf nach einem kostengünstig herstell­ baren Formwerkzeug für den mittleren Serienbereich, also für Stückzahlen bis zu mehr als 10 000 Formteilen, wie sie etwa im Kraftfahrzeugbau für Son­ deranfertigungen oder Nischenfahrzeuge benötigt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Formwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches mit geringem Kostenaufwand anzufertigen ist und dennoch über eine für den mittleren Serienbereich ausreichend hohe Standfestigkeit verfügt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 gekenn­ zeichnete Formwerkzeug gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Standfestigkeit eines aus einer Feinzinklegierung bestehenden Formwerkzeugs durch die beanspruchte Werkstoffkombination mit einer chromhaltigen Oberflächenbeschichtung in erheblichem Umfang, nämlich um mindestens das zehnfache, gesteigert, selbst wenn die Schicht­ dicke der Oberflächenbeschichtung nur einige µm beträgt, so daß sich sogar höherfeste Stahlbleche im mittleren Serienbereich ohne weiteres mit einem einzigen Ziehwerkzeug verformen lassen, die Werkzeugkosten aber weit nied­ riger als für die sonst bei einer solchen Seriengröße benötigten Zamak-Werk­ zeuge oder für ein vergleichbares Grauguß-Werkzeug liegen.
In herstellungsmäßig besonders bevorzugter Weise wird die Oberflächenbe­ schichtung nach Anspruch 2 auf galvanischem Wege aufgebracht, und zwar, wie nach Anspruch 3 bevorzugt, mit einer Schichtdicke von 10 bis 15 µm.
Aus Gründen einer erhöhten Verschleißfestigkeit der Oberflächenbeschichtung enthält diese nach Anspruch 4 vorzugsweise einen Reinchromgehalt von mehr als 90%, wodurch sich Härtegrade bis über 70 Rockwell erzielen lassen.
In weiterer, besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der für einen qualitativ hochwertigen Umformprozeß benötigte Schmiermittelbedarf dadurch wesentlich reduziert, daß die Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 5 eine mikrorauhe Oberflächenstruktur besitzt oder gemäß Anspruch 6 mit einer Feststoff-Gleitschicht belegt ist.
Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in ihrer einzigen Figur in stark schematisierter Darstellung einen Schnitt einer Ziehpresse einschließlich eines mehrteiligen Ziehwerkzeugs zur Umformung eines Blechzuschnitts.
Die in der Zeichnung im geöffneten Zustand dargestellte Ziehpresse dient zur spanlosen Formgebung von höherfesten Stahl- oder auch Aluminiumblechen und enthält als Hauptbestandteile ein Unterwerkzeug 2 mit einem auf- und ab­ wärts bewegten Preßkissen 4, welches die Blechhalter 6 trägt, und einem ge­ genüber dem Preßkissen 4 linear hubbeweglichen Preßtisch 8, auf dem der Werkzeugstempel 10 montiert ist, sowie ein Oberwerkzeug 12 mit der Werk­ zeugmatrize 14 und dem Auswerfer 16. Insoweit ist die Ziehpresse von üblicher Bauart.
Um die verschleißbehafteten Teile 6, 10 und 14 des Ziehwerkzeugs kostengün­ stig für eine Blechverformung in einem - aus der Sicht des Pkw-Baus - mittleren Serienbereich, d. h. mit Standzeiten, die je nach Blechart bei Stückzahlen zwi­ schen 1000 und 20 000 liegen, herzustellen, sind diese Werkzeugteile 6, 10 und 14 aus einer Feinzinklegierung (Zamak) als Grundmaterial gefertigt und nach dem Formfräsen und Endtouchieren mit einer chromhaltigen Oberflächen­ beschichtung 18 versehen, die auf galvanischem Wege in einer Schichtdicke zwischen 10 und 15 µm aufgebracht wird und über 99% Reinchrom enthält. Dadurch läßt sich eine Oberflächenhärte bis über 70 Rockwell erzielen. Der Beschichtungsprozeß wird derart gestaltet, daß sich eine mikrofein aufgerauhte Oberflächenstruktur ergibt, wodurch die Schmiermittelhaftung erhöht und damit das Standzeit- und Umformverhalten des Ziehwerkzeugs 6, 10, 14 verbessert wird. Um den Schmiermittelbedarf weiter zu verringern, kann die galvanische Beschichtung 18 zusätzlich mit einer Feststoff-Gleitschicht 20 auf Sulfid- oder Selenidbasis belegt werden, welche auf die Galvanikschicht 18 atmosphärisch aufgespritzt oder im Wege der Vakuumabscheidung aufgebracht wird.
Die Erfindung ist nicht ausschließlich auf Ziehwerkzeuge, sondern auch auf andere Formwerkzeuge, etwa auch Spritzguß- oder Druckgußwerkzeuge im unteren Temperaturbereich bis ca. 200°C, anwendbar.

Claims (6)

1. Form-, insbesondere mehrteiliges Ziehwerkzeug aus einer Fein­ zinklegierung (Zamak), dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug (6, 10, 14) mit einer auf das Zamak-Material aufge­ brachten Oberflächenbeschichtung (18) aus einem chromhaltigen Mate­ rial versehen ist.
2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (18) auf galvanischem Wege aufgebracht ist.
3. Formwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung (18) zwischen 10 und 15 µm beträgt.
4. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (18) einen Reinchromgehalt von mehr als 90% besitzt.
5. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (18) eine mikrorauhe Oberflächenstruktur besitzt.
6. Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine auf die Oberflächenbeschichtung (18) aufgebrachte, zusätzliche Feststoff-Gleitschicht (20).
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