Kapitel 6: Eine Durchmesserverkleinerung verändert auch den Drahtzustand.
Derselbe Enddurchmesser kann unterschiedliche Vorgeschichten verdecken
Zwei Chargen können dieselbe Güte, dasselbe Stahlwerk und Endmaß haben und sich dennoch beim Kaltstauchen unterscheiden. In einem Beispiel enden beide bei 10 mm, beginnen jedoch bei 11 mm beziehungsweise 13 mm. Damit erreichen sie denselben Durchmesser über unterschiedliche Gesamtabnahmen. Die Maße sind Beispiele, kein vorgeschriebener Ziehplan.
Kaltziehen erhöht durch Kaltverfestigung im Allgemeinen Festigkeit und Härte. Deshalb sind Eingangsabmessung und Gesamtverformung neben dem Enddurchmesser relevant.
Der Ziehstufenplan ist entscheidend
Eine große Abnahme in einem Zug kann Kontaktdruck, Reibung und Erwärmung erhöhen und unterschiedliche Reaktionen an Rand und Kern bewirken. Mehr Ziehstufen sind ebenfalls nicht automatisch besser: Verformung und Reibung summieren sich. Jede Stufe und besonders der letzte Zug sind zu prüfen, statt nur die Gesamtabnahme zu bewerten.
Lastumkehr: der Bauschinger-Effekt
Ziehen erzeugt eine zuggeprägte Verformungshistorie; anschließendes Stauchen belastet auf Druck und lenkt den Werkstofffluss um. Vorangegangene plastische Verformung kann bei Lastumkehr die Fließgrenze senken. Dieses richtungsabhängige Verhalten heißt Bauschinger-Effekt.
Eine erhöhte Zugfestigkeit nach dem Ziehen bedeutet nicht, dass die anfängliche Druckfließspannung im gleichen Verhältnis steigt. Der Effekt hängt von Werkstoff und Lastpfad ab. Ergebnisse für Ziehen mit anschließendem Stauchen dürfen nicht automatisch auf jede Vorwärts- oder Rückwärtsfließpressstufe übertragen werden.
Kaltverfestigung und Fließen bei Lastumkehr wirken zusammen
Ziehen kann den Widerstand gegen weitere Verformung erhöhen, während Lastumkehr den Beginn des Druckfließens verändert. Der jeweilige Einfluss hängt von Stahl, Ausgangszustand und Vorverformung ab. Weder minimale noch maximale Ziehverformung ist eine allgemeine Lösung. Ein geeigneter Abnahmebereich muss für Güte, Abmessung und Bauteil ermittelt werden.
Bainitische und nicht vergütete Prozesswege
Einige Entwicklungen hochfester bainitischer Drähte nutzen Kaltverfestigung und Lastumkehrverhalten zur Abstimmung von Festigkeit und Kaltmassivumformbarkeit. Dies ist ein güte- und prozessspezifischer Entwicklungsweg, keine Zusicherung gleichen Verhaltens aller bainitischen Stähle. Ziehhistorie und tatsächliche Umformreaktion sind gemeinsam mit Zugfestigkeit und Härte zu bewerten.
Auch die Zeit nach dem Ziehen kann relevant sein
Das Werkstoffverhalten kann sich mit Lagerdauer und Temperatur weiterentwickeln. Bei unterschiedlich reagierenden Chargen Ziehdaten, vergangene Lagerzeiten und Lagerbedingungen vergleichen. Diese Aufzeichnungen sind Untersuchungsansätze; sie legen keine allgemeingültige Alterungszeit fest und beweisen Alterung nicht als Ursache.
Was bei einer Untersuchung zu vergleichen ist
- Durchmesser vor und nach dem Ziehen.
- Gesamtabnahme, Stufenzahl und Ziehstufenplan.
- Abnahme im letzten Zug und Ziehanlage.
- Ziehdatum, Lagerdauer und Lagerbedingungen.
- Werkstoffzustand und gemessene mechanische Eigenschaften.
- Ob die Kaltstauchauffälligkeit bei vergleichbarem Bauteil, Maschine und Werkzeugen der Ziehcharge folgt.
Unterschiedliche Ziehparameter sind noch keine Ursachenaussage. Prüfen, ob sie reproduzierbar mit Werkstoffeigenschaften und beobachtetem Umformproblem zusammenhängen. Schmelze, Bearbeitungscharge und Materialstellenbezüge für den Vergleich erhalten.
Technische Quellen
Die folgenden Quellen stützen die Lastpfadunterscheidung und Beispiele bainitischer Drahtentwicklung. Sie liefern keinen allgemeingültigen Ziehplan für jedes Produkt.
- Miki und Toda: Kaltverfestigung und Bauschinger-Effekt beim Kaltmassivumformen
- Nippon Steel Technical Report 135: bainitischer Walzdraht für Schrauben ohne Wärmebehandlung
Ziehen bestimmt zusammen mit dem Ausgangswalzdraht und etwaiger Wärmebehandlung den Zustand beim Einlauf in die Stauchmaschine. Für eine Untersuchung Güte, Maße vor und nach dem Ziehen, Stufenhistorie, Produktionsdaten und Fotos auffälliger Teile bereitstellen. Das nächste Kapitel behandelt die Phosphat-Seifen-Beschichtung nach dem Ziehen.