Tiefziehstähle

Weiche, unlegierte Feinbleche sind der Ausgangspunkt der Blechumformung. Sie verformen sich gleichmäßig, verfestigen sich dabei gutmütig und verzeihen Ungenauigkeiten im Prozess. Wo ein Bauteil stark umgeformt werden muss, sind sie die erste Wahl.

Was sie auszeichnet

Die Eignung zum Tiefziehen hängt an zwei Eigenschaften, die sich am Blech messen lassen:

Gleichmäßige Dehnung

Das Material verteilt die Verformung über eine große Fläche, statt sie früh an einer Stelle zusammenlaufen zu lassen. Der Abstand bis zur örtlichen Einschnürung, also bis zum Reißer, ist dadurch groß.

Senkrechte Anisotropie

Das Blech gibt bei Zug bevorzugt in der Breite nach statt in der Dicke. Genau das ist beim Tiefziehen erwünscht: Der Flansch darf sich stauchen, die Zarge soll ihre Dicke behalten. Ein hoher Wert bedeutet gutes Tiefziehvermögen.

Beide Eigenschaften entstehen nicht zufällig, sondern über die Walz- und Glühbehandlung beim Hersteller. Sie sind der Grund, warum ein Tiefziehblech teurer ist als ein beliebiges Feinblech gleicher Dicke.

Gütegruppen

Kaltgewalzte Flacherzeugnisse zum Kaltumformen sind in DIN EN 10130 geregelt. Die Bezeichnungen reichen von DC01 für einfache Umformaufgaben bis DC06 und DC07 für höchste Anforderungen; mit steigender Nummer nimmt die Eignung zum Tiefziehen zu. Verbindlich sind jeweils die Angaben im Werkstoffdatenblatt des Lieferanten, das auch Oberflächenausführung und Dickentoleranz festlegt.

Eine Besonderheit sind die IF-Güten, bei denen Kohlenstoff und Stickstoff durch Zugabe von Titan oder Niob abgebunden werden. Das Gitter bleibt dadurch weitgehend frei von eingelagerten Fremdatomen, was die Umformbarkeit deutlich verbessert. Die höheren DC-Güten gehören in diese Gruppe.

Planerische Folgen

Für die Methodenplanung bedeutet ein weicher Tiefziehstahl vor allem ein breites Prozessfenster: Die Spanne zwischen zu geringer und zu hoher Rückhaltung ist groß, der Prozess verträgt Schwankungen in Schmierung und Werkzeugzustand. Das erlaubt oft, mit weniger Stufen auszukommen.

Die Rückfederung fällt vergleichsweise gering aus, weil die Fließgrenze niedrig liegt und entsprechend wenig elastische Energie gespeichert wird. Das macht die Maßhaltigkeit einfacher zu beherrschen als bei höherfesten Güten.

Der Preis dafür ist die Festigkeit: Für crashrelevante Strukturbauteile reichen diese Güten nicht aus. Sie finden sich deshalb vor allem dort, wo Form und Oberfläche zählen und die Last über die Geometrie getragen wird.

Alterung und Lagerdauer

Güten außerhalb der IF-Gruppe, bei denen Kohlenstoff und Stickstoff nicht vollständig abgebunden sind, können nach längerer Lagerung durch Alterung zur Fließfigurenbildung (Lüders-Bänder) neigen: Beim Umformen zeichnen sich dann Linien auf der Oberfläche ab, die an Sichtteilen nicht zulässig sind. Im Stahlwerk wird das Band deshalb leicht nachgewalzt (dressiert). Weil diese Wirkung mit der Zeit nachlässt, gilt für solche Güten bis zur Verarbeitung eine begrenzte Lagerdauer.