Stanzen von ausscheidungshärtendem Edelstahl 17-4PH: Umformen und Wärmebehandlung in der richtigen Reihenfolge
17-4PH ist ein ausscheidungshärtender nichtrostender Stahl, der dort eingesetzt wird, wo ein Stanzteil sowohl strukturelle Festigkeit nahe manchen Werkzeugstählen als auch Korrosionsbeständigkeit näher am Edelstahl benötigt – eine Kombination, die weder Standard-Kohlenstoffstahl noch Standard-Austenitsorten bieten.
Der Werkstoff wird typischerweise im weicheren Zustand umgeformt und danach ausgelagert
17-4PH wird meist im lösungsgeglühten (weicheren) Zustand geliefert und gestanzt, da das Umformen nach vollständiger Aushärtung schwierig wäre und Rissgefahr bestünde. Das Teil wird danach nach dem Umformen wärmebehandelt (ausgelagert), um seine Endfestigkeit zu erreichen – der Prozess des Stanzlieferanten muss also einen Wärmebehandlungsschritt nach dem Umformen enthalten oder koordinieren und nicht nur den Pressvorgang.
Die Maßänderung beim Auslagern muss berücksichtigt werden
Die Auslagerungswärmebehandlung verursacht eine kleine, aber reale Maßverschiebung, da sich die Kristallstruktur des Werkstoffs verändert. Bei Teilen mit engen Toleranzen muss diese Verschiebung entweder in der Werkzeugkonstruktion kompensiert oder durch einen Nachbearbeitungsschritt nach der Wärmebehandlung beherrscht werden – im Prinzip ähnlich wie die Rückfederungskompensation beim Biegen, nur dass diese Bewegung während der Wärmebehandlung und nicht während des Pressenhubs auftritt.
Nicht jeder Bearbeitungsschritt ist mit dem ausgelagerten Zustand vereinbar
Da der ausgelagerte Werkstoff deutlich härter ist als der Zustand nach dem Umformen, benötigt jede nach dem Auslagern geplante spanende Nachbearbeitung, Gewindeschneiden oder Prägen Werkzeuge, die für den härteren Zustand geeignet sind. Die Planung, welche Vorgänge vor und welche nach dem Wärmebehandlungsschritt stattfinden, ist Teil der Prozessauslegung und keine nachträgliche Überlegung.
Häufig gestellte Fragen
Kann 17-4PH im vollständig gehärteten Zustand gestanzt werden?
Bei flachen Merkmalen ist es technisch möglich, doch die meisten Stanzteile werden im weicheren lösungsgeglühten Zustand umgeformt und danach ausgelagert, da das Umformen bereits gehärteten Materials – über einfaches Ausschneiden hinaus – Rissgefahr birgt.
Braucht 17-4PH einen speziellen Lieferanten, oder kann ihn ein allgemeiner Stanzbetrieb bewältigen?
Ein allgemeiner Präzisionsstanzbetrieb kann den Umformschritt typischerweise bewältigen, doch die Auslagerungswärmebehandlung nach dem Umformen erfordert meist einen qualifizierten Wärmebehandlungspartner, sodass der Gesamtprozess über beide Schritte koordiniert werden muss.