Hartmetallstempel für das Stanzen von Kupferlegierungen: Warum die Systemstabilität wichtiger ist als das Material allein

Bei vielen Stanzanwendungen gilt der Wechsel von PM-Stahl zu Hartmetall als einfache Verbesserung.

Höhere Härte.

Höhere Verschleißfestigkeit.

Längere Standzeit.

Aus materieller Sicht erscheint die Logik naheliegend.

Im Präzisionsstanzbereich – insbesondere bei der Herstellung von Steckverbindern aus Kupferlegierungen und vorbeschichteten Werkstoffen – sind die tatsächlichen Produktionsergebnisse jedoch oft komplexer.

Hartmetall kann erhebliche Vorteile bieten, doch der bloße Wechsel des Werkzeugmaterials garantiert nicht immer eine längere und stabilere Standzeit.

Der Grund dafür ist einfach:

Die Leistung des Werkzeugs hängt vom gesamten Stanzsystem ab, nicht nur vom Material selbst.

Hartmetall ist nicht nur eine Materialverbesserung

Wir haben Anwendungsfälle beobachtet, in denen Hartmetallstempel hinsichtlich einer stabilen Standzeit keine nennenswerten Vorteile gegenüber PM-Stahl aufwiesen.

Das bedeutet nicht, dass Hartmetall minderwertig ist.

Hartmetall ist nach wie vor eines der effektivsten Werkstoffe für anspruchsvolle Stanzanwendungen, da es sich durch folgende hervorragende Eigenschaften auszeichnet:

• Abriebfestigkeit
• Härte
• Stabilität der Abmessungen

Beim Wechsel von PM-Stahl zu Hartmetall ändert sich jedoch das Verhalten des gesamten Werkzeugsystems.

Für eine erfolgreiche Hartmetallanwendung reicht es nicht aus, lediglich ein härteres Material auszuwählen.

Dazu müssen die Faktoren kontrolliert werden, die das Zusammenspiel zwischen dem Werkzeug und dem Stanzmaterial beeinflussen.

Das Stanzen von Kupferlegierungen birgt besondere Herausforderungen

Beim Stanzen von Steckverbindern kommen häufig folgende Werkstoffe zum Einsatz:

• CuZn30-Messing
• CuNiSi-Kupferlegierung
• Bronze
• Vorbeschichtete Kupferwerkstoffe

Diese Werkstoffe bringen Herausforderungen mit sich, die sich nicht immer durch eine Erhöhung der Härte lösen lassen.

Zu den typischen Problemen gehören:

• Adhäsiver Verschleiß
• Materialhaftung
• Kantenabsplitterung
• Gratebildung
• Probleme bei der Oberflächenwechselwirkung

Bei diesen Anwendungen wird die Standzeit oft nicht durch die Volumenhärte begrenzt.

Stattdessen wird die Leistung stark beeinflusst durch:

• Stabilität an den Rändern
• Konsistenz der Mikroradien
• Oberflächengüte
• Ausrichtung von Stempel und Matrize
• Stabilität des Stanzprozesses

Hartmetall erfordert ein stabiles Stanzsystem

Ein wichtiger Punkt wird oft übersehen:

Hartmetall kann einen instabilen Stanzprozess nicht beheben.

Bevor man von Hartmetallstempeln eine längere Standzeit erwarten kann, muss das grundlegende Werkzeugsystem bereits unter Kontrolle sein.

Zu den wichtigen Faktoren zählen:

• Abstand zwischen Stempel und Matrize
• Ausrichtung des Werkzeugs
• Genauigkeit der Führung
• Bedingung für die Punch-Unterstützung
• Schmierzustand
• Kantengeometrie

So kann beispielsweise ein falscher Abstand die Leistung von Hartmetall erheblich beeinträchtigen.

Wenn der Abstand zu gering ist:

• Die Schnittkraft nimmt zu
• Die Reibung nimmt zu
• Die Kantenbelastung nimmt zu
• Das Risiko von Absplitterungen steigt

Wenn der Abstand zu groß ist:

• Die Fräserhöhe nimmt zu
• Die Materialverformung nimmt zu
• Die Qualität der Teile kann schwanken

In diesen Fällen ist der Ausfall nicht auf eine unzureichende Verschleißfestigkeit zurückzuführen.

Das eigentliche Problem ist ein Ungleichgewicht im Prozess.

Warum die Kantenkontrolle bei Hartmetall an Bedeutung gewinnt

Hartmetall bietet eine hervorragende Verschleißfestigkeit, ist jedoch auch weniger tolerant gegenüber unkontrollierbaren Variablen.

Geringfügige Unterschiede bei:

• Kantenradius
• Eckübergang
• Profilgenauigkeit
• Oberflächenbeschaffenheit

kann einen erheblichen Einfluss auf die Stabilität des Werkzeugs haben.

Dies ist insbesondere bei Steckverbinderwerkzeugen von Bedeutung, bei denen sich kleine geometrische Merkmale unmittelbar auswirken auf:

• Kontaktleistung
• Zuverlässigkeit der Montage
• Produktionskonsistenz

Bei Hartmetallstempeln und -einsätzen ist die Fertigungsgenauigkeit ein entscheidender Faktor für die Leistungsfähigkeit der Werkzeuge.

Die Bedeutung des Profilschleifens bei der Herstellung von Hartmetallwerkzeugen

Bei der Herstellung von Präzisionswerkzeugkomponenten aus Hartmetall tragen Verfahren wie das Profilschleifen (PG) dazu bei, kritische Funktionsmerkmale zu kontrollieren.

Mit PG können Hersteller eine einheitliche Kontrolle über folgende Bereiche erreichen:

• Komplexe Profile
• Kantengeometrie
• Anforderungen an den Mikroradius
• Wiederholbarkeit zwischen den Komponenten

Bei hochpräzisen Stanzanwendungen für Steckverbinder können diese Details direkt darüber entscheiden, ob ein Werkzeug über Tausende oder Millionen von Zyklen hinweg zuverlässig läuft.

Die eigentliche Frage lautet nicht: “Welches Material ist besser?”

Beim Vergleich von PM-Stahl und Hartmetall sollte die Frage nicht einfach lauten:

“Welches Material ist besser?”

Die bessere Frage lautet:

“Welche Systemänderungen sind bei der Aktualisierung des Materials erforderlich?”

Für eine erfolgreiche Umstellung auf Hartmetall kann es erforderlich sein, folgende Punkte zu überprüfen:

• Zu stanzendes Material
• Banddicke
• Druckgeschwindigkeit
• Werkzeuggeometrie
• Freiraum
• Randpräparation
• Fertigungsprozessfähigkeit

Nur wenn diese Faktoren zusammenwirken, kann Hartmetall sein volles Potenzial entfalten.

Schlussfolgerung

Hartmetallstempel können beim Stanzen von Kupferlegierungen erhebliche Leistungsvorteile bieten.

Eine längere Standzeit hängt jedoch nicht allein von der Materialauswahl ab.

Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn:

• Die richtige Hartmetallsorte wird ausgewählt
• Das Stanzsystem läuft stabil.
• Der Abstand und die Ausrichtung werden kontrolliert
• Die Kantengeometrie wird einheitlich gefertigt

Bei Präzisionswerkzeugen für Steckverbinder ist das stärkste Material nicht immer auch das härteste.

Es ist die Lösung, die den stabilsten Produktionsprozess gewährleistet.

Bei HEPHA Precision fertigen wir Hartmetallstempel, Einsätze, und Präzisionsstanzteile unter Einsatz von Profilschleifen (PG) und Drahterodieren. Wir unterstützen Kunden mit hohen Anforderungen an die Präzision von Werkzeugen für das Stanzen von Steckverbindern und für Folgeverbundwerkzeuge.

Wenn Sie ein Werkzeugbauprojekt haben, bei dem eine genaue Profilkontrolle oder Materialbewertung erforderlich ist, können Sie uns gerne Ihre Zeichnungen zur Prüfung zukommen lassen.