Welches Ziehverhältnis ist in einem einzigen Zug ohne Nachziehen erreichbar?

Ein häufig genannter praktischer Bereich für einen einzigen Zug liegt bei etwa 1,8 bis 2,2, abhängig von der Umformbarkeit des Materials — dies ist eine allgemeine ingenieurtechnische Richtlinie und keine feste Zahl; die tatsächliche Grenze für ein bestimmtes Material und Schmierungsbedingungen sollte mit Versuchswerkzeugen oder Simulation bestätigt werden, statt sie anzunehmen.

Beeinträchtigt die Wandausdünnung die strukturelle Festigkeit des Bauteils?

Das kann sie, besonders in der Nähe des Stempelradius, wo die Ausdünnung am stärksten konzentriert ist — wenn eine Konstruktion in dieser Zone eine Mindestwanddicke erfordert, muss diese gegen die während des Ziehvorgangs erwartete Ausdünnung geprüft werden, nicht nur gegen die Ausgangsdicke des Zuschnitts.

Warum würde ein Bauteil ein Glühen zwischen den Ziehstufen benötigen?

Jede Zieh- und Nachziehstufe verfestigt das Material kalt und verbraucht dabei einen Teil seiner verbleibenden Duktilität. Ein Teil, das mehrere Nachziehstufen benötigt, um seine endgültige Tiefe zu erreichen, benötigt möglicherweise ein Zwischenglühen, um genügend Duktilität wiederherzustellen, damit die nächste Stufe ohne Rissbildung ablaufen kann — dies ist eine Prozessentscheidung, die auf dem Material und der Anzahl der erforderlichen Nachziehstufen basiert.

Ziehverhältnis beim Tiefziehen erklärt: Warum ein einziger Zug nicht immer ausreicht

Das Ziehverhältnis ist das Verhältnis des Ausgangsdurchmessers des flachen Zuschnitts zum Durchmesser des zur Formung verwendeten Stempels (D0/d1 beim ersten Zug). Es ist eine Kurzformel dafür, wie stark das Material in einem einzigen Arbeitsgang nach innen fließen und über den Stempel gedehnt werden muss, und jedes tiefgezogene Teil hat eine praktische Grenze, wie hoch dieses Verhältnis sein darf, bevor die Seitenwand reißt — meist am Stempelradius, wo das Material am dünnsten ist und beim Ziehen über die Matrize der höchsten Zugspannung ausgesetzt ist.

Warum es je Ziehstufe eine Obergrenze gibt

Während der Zuschnitt in den Matrizenhohlraum gezogen wird, wird das Flanschmaterial umfänglich komprimiert, während das Wandmaterial über dem Stempel gedehnt wird. Treibt man das Ziehverhältnis in einer Stufe zu hoch, dünnt die Wand schneller aus, als das Material durch Kaltverfestigung kompensieren kann, und reißt — meist genau am Stempelradius statt auf halber Wandhöhe. Eine häufig genannte praktische Grenze für einen einzigen Zug ohne Nachziehen liegt je nach Material bei etwa 1,8 bis 2,2, wobei sich die genaue Zahl mit der Umformbarkeit des Materials verschiebt (Materialien mit höherem r-Wert/normaler Anisotropie vertragen ein etwas höheres Verhältnis, während Legierungen mit geringerer Umformbarkeit ein niedrigeres benötigen). Auch die Niederhalterkraft spielt am anderen Ende eine Rolle: zu wenig Niederhalterkraft und der Flansch wirft Falten, statt gleichmäßig nachzufließen; zu viel und sie behindert den Materialfluss so stark, dass ein Reißen am Stempelradius begünstigt wird.

Warum tiefe Teile mehrere Nachziehstufen benötigen

Ein Teil, das tiefer ist, als die Obergrenze eines einzelnen Ziehverhältnisses erlaubt, wird nicht in einem einzigen aggressiven Schritt gezogen — es wird in einem ersten Zug auf einen mittleren Durchmesser und eine mittlere Tiefe gezogen und dann ein- oder mehrmals nachgezogen, wobei jede Nachziehstufe den Durchmesser weiter reduziert und Tiefe hinzufügt. Da das Material durch den ersten Zug bereits kaltverfestigt ist, verträgt jede nachfolgende Nachziehstufe ein kleineres zusätzliches Verhältnis als der erste Zug — oft in einem niedrigeren Bereich pro Stufe als beim Ausgangszug —, weshalb ein wirklich tiefer Napf oder Dosenkörper durch eine Abfolge von Zieh-Nachzieh-Nachzieh-Vorgängen aufgebaut wird, statt als ein großes Gesamtverhältnis angenähert zu werden. Bei sehr tiefen, mehrstufigen Teilen ist manchmal ein Zwischenglühen zwischen den Nachziehstufen erforderlich, um die durch Kaltverfestigung verbrauchte Duktilität wiederherzustellen, bevor der nächste Nachziehschritt ohne Rissbildung erfolgen kann.

Verhalten der Wandausdünnung

Tiefgezogene Wände behalten nicht die ursprüngliche Zuschnittdicke — Ausdünnung ist normal und zu erwarten, typischerweise am stärksten in der Nähe des Stempelradius, wo sich die Dehnung konzentriert, während der Flanschbereich (der komprimiert statt gedehnt wird) manchmal den gegenteiligen Effekt zeigt und sich leicht verdickt. Konstrukteure, die eine engere, gleichmäßigere Wanddicke benötigen, als ein reines Tiefziehen liefert, fügen manchmal eine Bügelstufe (Ironing) hinzu — bei der die Wand durch ein Matrizenspiel gedrückt wird, das kleiner ist als die eingehende Wanddicke, um gezielt die Dickenschwankung zu kontrollieren und zu reduzieren — ein verwandter, aber vom eigentlichen Ziehen zu unterscheidender Vorgang.

Wo das mit der Bauteilkonstruktion zusammenhängt

Die Grenzen des Ziehverhältnisses sind ein Grund, warum ein tiefes, schmales napfförmiges Teil mehr an Werkzeug- und Prozessschritten kostet als eine flache Schale ähnlichen Durchmessers — mehr Nachziehstationen bedeuten mehr Werkzeugstufen (und oft einen Folgeverbund- oder mehrstufigen Transferaufbau statt eines Einzelhub-Zugs); wie diese Stufenentscheidung ausfällt, lesen Sie in unserem Leitfaden Folgeverbundwerkzeug vs. Transferwerkzeug. Auch die Materialwahl wirkt sich direkt auf das erreichbare Ziehverhältnis aus — für Fälle, in denen Tiefe und Dickenprofil eines Teils eher zum Schmieden statt zum Tiefziehen führen, siehe unseren Vergleich Stanzen vs. Schmieden.

Senden Sie uns Tiefe, Durchmesser und Material Ihres Bauteils über unser Anfrageformular, und wir arbeiten mit unserem Partnernetzwerk zusammen, um die Nachziehfolge zu bestimmen und zu prüfen, ob ein Zwischenglühen nötig ist, statt anzunehmen, dass ein einziger Zug ausreicht.