Maßnahmen zur Verbesserung von Verformung und Rissbildung von Stanzwerkzeugen während der Wärmebehandlung

I. Vorläufige Wärmebehandlung
Für Gesenkschmiedeteile aus übereutektoidem Stahl sollte zunächst Normalglühen durchgeführt werden, gefolgt von Weichglühen, um das netzartige sekundäre Zementit innerhalb der Schmiedeteile zu beseitigen, die Kornstruktur zu verfeinern, innere Spannungen abzubauen und die Mikrostruktur für die anschließende Wärmebehandlung vorzubereiten. Vor dem Härten der Stanzwerkzeugteile (wie konkave Gesenke) sollte zunächst Niedrigtemperatur-Anlassen durchgeführt werden. Für Gesenke mit komplexeren Formen und hohen Präzisionsanforderungen sollten Härten und Anlassen nach dem Grob- und vor dem Feinbearbeiten durchgeführt werden, um die Härteverformung zu reduzieren, die Rissneigung zu minimieren und die Mikrostruktur für die endgültige Wärmebehandlung vorzubereiten.

II. Optimierung der Härte- und Anlassprozesse

1. Schutz der Teile während des Härtens
   Härten und Anlassen sind kritische Schritte, die die Verformung oder das Reißen von Stanzwerkzeugteilen während der Wärmebehandlung beeinflussen. Für Bereiche kritischer Werkzeugteile, die während des Härtens zu Verformungen oder Rissen neigen, sollten wirksame Schutzmaßnahmen ergriffen werden, um symmetrische Teileformen und Querschnitte sowie ausgeglichene innere Spannungen zu gewährleisten.

2. Verbesserung der Erhitzungsmethoden
   Für kleine Stanzstempel und -gesenke oder schlanke zylindrische Teile kann das Vorwärmen auf 520–580°C, bevor sie in einem mitteltemperierten Salzbadofen auf die Härtetemperatur gebracht werden, die Verformung im Vergleich zum direkten Erhitzen in einem Elektro- oder Herdofen erheblich reduzieren. Diese Methode hilft auch, die Rissneigung zu kontrollieren. Insbesondere für Werkzeugteile aus hochlegiertem Stahl beinhaltet die richtige Erhitzungsmethode zuerst das Vorwärmen und dann das Erhöhen der Temperatur auf das Härteniveau. Die Dauer der Hochtemperaturexposition sollte während des Erhitzens minimiert werden, um die Härteverformung zu reduzieren und die Bildung von Mikrorissen zu vermeiden.

3. Bestimmung der Erhitzungstemperatur
   Übermäßig hohe Härtetemperaturen vergröbern die Austenitkörner und verursachen Oxidation und Entkohlung, was die Verformungs- und Rissneigung erhöht. Innerhalb des angegebenen Erhitzungstemperaturbereichs kann sich bei zu niedriger Härtetemperatur die inneren Löcher des Teils zusammenziehen, wodurch die Bohrungsgröße verringert wird. Daher sollte für Kohlenstoffstähle die obere Grenze des Erhitzungstemperaturbereichs gewählt werden. Für legierte Stähle können höhere Erhitzungstemperaturen eine Ausdehnung der inneren Löcher und eine Vergrößerung der Bohrungsgröße verursachen, daher ist die untere Grenze des Erhitzungstemperaturbereichs vorzuziehen.

4. Auswahl der Kühlmedien
   Für legierte Stähle ist die beste Methode zur Minimierung der Härteverformung das isotherme Härten oder Martempern in einem heißen Bad aus Kaliumnitrat und Natriumnitrit. Diese Methode ist besonders geeignet für Stanzwerkzeuge mit komplexen Formen und präzisen Maßanforderungen. Für einige poröse Werkzeugteile sollte die isotherme Härtezeit nicht zu lang sein, da dies zu einer Vergrößerung des Lochdurchmessers oder der Teilung führen kann. Durch die Nutzung der Eigenschaften der Schrumpfung während der Ölkühlung und der Ausdehnung während der Nitratsalzkühlung und die entsprechende Anwendung der Doppelmedium-Härtung kann die Teileverformung reduziert werden.

5. Optimierung der Kühlmethoden
   Bevor Teile nach dem Herausnehmen aus dem Heizofen in das Kühlmedium eingebracht werden, sollten sie zunächst angemessen an der Luft abgekühlt werden. Dies ist eine der wirksamen Methoden zur Reduzierung der Härteverformung und zur Verhinderung von Rissen. Nachdem die Werkzeugteile in das Kühlmedium eingebracht wurden, sollten sie angemessen gedreht werden, wobei die Drehrichtung geändert wird, um gleichmäßige Kühlraten über alle Teile der Komponente zu gewährleisten. Dies reduziert die Verformung erheblich und verhindert Risse.

6. Steuerung des Anlassprozesses
   Nach dem Herausnehmen aus dem Kühlmedium sollten die Werkzeugteile nicht zu lange an der Luft gelassen, sondern umgehend zum Anlassen in einen Anlassofen gebracht werden. Während des Anlassens sollten Niedrigtemperatur- und Hochtemperatur-Anlassversprödung vermieden werden. Für Werkzeugteile mit hohen Präzisionsanforderungen können mehrere Anlassbehandlungen nach dem Härten dazu beitragen, innere Spannungen abzubauen, die Verformung zu reduzieren und die Rissneigung zu minimieren.

7. Wärmebehandlung vor dem Drahterodieren
   Für Stanzwerkzeugteile, die durch Drahterodieren bearbeitet werden, sollten vor dem Drahterodieren abgestuftes Härten und mehrfache Anlassbehandlungen angewendet werden, um die Härtbarkeit der Teile zu verbessern, eine gleichmäßige Verteilung der inneren Spannungen zu gewährleisten und einen Zustand geringer innerer Spannungen aufrechtzuerhalten. Je geringer die innere Spannung, desto geringer die Neigung zu Verformung und Rissbildung nach dem Drahterodieren.