Kaltverschweißen (Galling) im Werkzeug: Warum es entsteht und wie Werkzeugstahl, Beschichtung und Schmierung es verhindern
Galling tritt auf, wenn Reibung und Druck zwischen Werkzeugoberfläche und Werkstückwerkstoff winzige Partikel des Werkstücks am Werkzeug haften und sich aufbauen lassen, statt sauber daran vorbeizugleiten. Sobald Galling einsetzt, riefen die aufgebauten Ablagerungen sowohl die Werkzeugoberfläche als auch die nachfolgenden Teile an – das Problem verschärft sich progressiv, statt konstant zu bleiben.
Bestimmte Werkstoffpaarungen neigen von Natur aus stärker zu Galling
Nichtrostender Stahl und Aluminium neigen beide stärker zu Galling als Weichstahl, weil ihre Oxidschichten und Werkstoffeigenschaften unter Druck mit Werkzeugstahl wechselwirken. Das ist einer der Gründe, warum Werkzeuge für Edelstahl oder Aluminium oft eine andere Werkzeugstahlsorte oder Oberflächenbehandlung vorsehen als ein Werkzeug für Weichkohlenstoffstahl, selbst bei ähnlicher Teilegeometrie.
Oberflächengüte und Beschichtung des Werkzeugs sind die wichtigsten vorbeugenden Maßnahmen
Eine hochglanzpolierte Werkzeugoberfläche verringert die mikroskopischen Unebenheiten, die den adhäsiven Materialübertrag auslösen. Hartstoffbeschichtungen (etwa PVD-Beschichtungen wie Titannitrid oder DLC-Beschichtungen) bilden eine Trennschicht mit geringerer Affinität zum Werkstückwerkstoff. Beides senkt die Galling-Neigung spürbar gegenüber blankem, mäßig bearbeitetem Werkzeugstahl.
Die Schmierstoffauswahl muss zu Werkstoff und Beschichtung passen
Der richtige Stanzschmierstoff verringert den direkten Metall-Metall-Kontakt und führt Reibungswärme ab. Die Wahl muss jedoch mit einer eventuellen Beschichtung des Werkzeugs verträglich sein (manche Beschichtungen funktionieren mit bestimmten Schmierstoffchemien besser oder schlechter) und mit nachgelagerten Reinigungs- oder Schweißanforderungen am Teil. Unser Leitfaden zur Auswahl von Stanzschmierstoffen beschreibt, wie diese Wahl typischerweise getroffen wird.
Hat Galling einmal begonnen, braucht es meist Werkzeugwartung, nicht nur eine Schmierungskorrektur
Da Galling aufgebautes Material auf der Werkzeugoberfläche hinterlässt, erfordert die Wiederaufnahme einer sauberen Produktion nach Beginn des Gallings typischerweise einen Stopp, um die betroffene Werkzeugfläche zu reinigen, neu zu polieren oder neu zu beschichten. Mehr Schmierstoff über eine bereits verschweißte Oberfläche zu geben, behandelt nur das Symptom, ohne das verursachende aufgebaute Material zu entfernen.
Häufig gestellte Fragen
Tritt Galling bei nichtrostendem Stahl oder Aluminium häufiger auf als bei Weichstahl?
Ja. Beide Werkstoffe haben Oberflächeneigenschaften, die den adhäsiven Übertrag auf das Werkzeug leichter fördern als Weichstahl. Deshalb sehen Werkzeuge für diese Werkstoffe häufiger Hartstoffbeschichtungen oder andere Werkzeugstahlsorten vor.
Lässt sich Galling einfach durch mehr Schmierstoff beheben?
Nicht, wenn es bereits begonnen hat. Mehr Schmierung kann den weiteren Aufbau verlangsamen, doch die Werkzeugoberfläche muss typischerweise gereinigt, neu poliert oder neu beschichtet werden, um das bereits übertragene Material zu entfernen und das Wiederauftreten der Riefen zu verhindern.