Ziehkante und Ziehradius

Die Ziehkante ist der gerundete Übergang vom Niederhalterbereich in die Ziehwand. Über sie läuft jedes Materialelement, das aus dem Flansch in die Form gezogen wird. Ihre Geometrie und Oberfläche bestimmen maßgeblich den Einlaufwiderstand und damit die Zugspannung in der Zarge.

Was an der Kante geschieht

Ein Blechelement liegt zunächst eben im Flansch. Beim Einlaufen wird es über die Kante gebogen, läuft an ihr entlang und wird anschließend wieder gerade gebogen, sobald es in die Ziehwand übergeht. Diese Abfolge aus Biegen und Rückbiegen ist plastische Verformungsarbeit, die zusätzlich zur eigentlichen Umformung aufgebracht werden muss.

Hinzu kommt Reibung: Die Umlenkung erzeugt eine Anpresskraft gegen die Werkzeugoberfläche, und das Material gleitet unter dieser Kraft an ihr entlang. Beide Anteile zusammen erhöhen die Kraft, die der Stempel aufbringen muss. Und tragen muss diese Kraft anschließend die Zarge, die bereits eingelaufen ist.

Daraus folgt der zentrale Zusammenhang: Alles, was den Weg über die Ziehkante erschwert, belastet die Zarge zusätzlich und rückt den Prozess näher an die Reißergrenze.

Der Zielkonflikt am Radius

Die Rundung der Kante wirkt in zwei Richtungen gegenläufig:

Enge Rundung

Die Umlenkung ist schärfer, Biegearbeit und Anpressung steigen. Das Material wird stärker beansprucht, dünnt im Bereich der Kante aus und kann dort einschnüren. In der Serie verschleißt die Kante außerdem schneller, weil der Flächendruck höher ist.

Weite Rundung

Das Material läuft leichter ein. Dafür wird der Flansch über eine größere Länge nicht mehr vom Niederhalter gestützt – in diesem freien Bereich kann es der Druckspannung ausweichen und Falten bilden.

Es gibt deshalb keinen generell richtigen Radius. Was passt, hängt von Blechdicke, Werkstoff, Ziehtiefe und der örtlichen Krümmung der Kontur ab und wird für den konkreten Fall ermittelt.

Verlauf statt Querschnitt

Bei einem runden Napf ist die Ziehkante ein Kreis und der Radius überall gleich. Bei einem Karosserieteil ist sie eine räumliche Kurve, die der Bauteilkontur in einigem Abstand folgt, und ihr Verlauf ist ein eigener Gestaltungsparameter.

Entscheidend ist dabei weniger der Querschnitt an einer einzelnen Stelle als die Frage, aus welcher Richtung Material an welchen Punkt nachfließt. Ein enger Konturradius zieht Material aus einem breiteren Flanschbereich zusammen; dort treffen Fließrichtungen aufeinander, und es entsteht ein Stau. Die Kante wird deshalb oft nicht parallel zur Bauteilkontur geführt, sondern gezielt ausgeglichen, um solche Stellen zu entschärfen.

Weil der Verlauf zugleich festlegt, wie viel Fläche zwischen Bauteilrand und Kante liegt, ist er untrennbar mit dem Entwurf der Zusatzform verbunden und wirkt über deren Größe direkt auf die Platine und damit auf die Materialkosten.

Im Try-out

Bei der Werkzeugeinarbeitung wird die Ziehkante häufig örtlich angepasst. Einen Radius durch Abtragen von Werkzeugmaterial zu vergrößern und den Einlauf zu erleichtern, ist handwerklich gut machbar; ihn nachträglich wieder zu verkleinern, erfordert Auftragsschweißen und ein anschließendes Nachfräsen und Polieren der Wirkfläche.

Ebenso entscheidend ist die Oberflächengüte der Kante. Sie beeinflusst die Reibung unmittelbar und verändert sich im Serienbetrieb durch abrasiven Verschleiß oder Materialauftrag. Ein Prozess, der nur mit einer frisch polierten Ziehkante stabil läuft, verliert in der laufenden Serie nach wenigen tausend Hüben sein Prozessfenster.

Wie sich Umlenkung und Reibung an der Ziehkante im Modell abbilden lassen, behandelt die Schwesterseite tiefziehsimulation.de. Diese Seite befindet sich noch im Aufbau.