Unter Kaltumformen versteht man das Umformen von unterschiedlichsten Metallen bei einer Temperatur, die sehr deutlich unterhalb der sogenannten Rekristallisationtemperatur liegt. Durch Kaltumformen wird ein Verzundern der Oberfläche vermieden, gleichzeitig wird die Festigkeit der umgeformten Metalle deutlich erhöht. Durch das Verfahren sind enge Maßtoleranzen möglich.
Wie verhalten sich die Werkstoffe bei der Kaltumformung?
Bei der Kaltumformung von Metallen nutzt man das Gleitverhalten von Atomen im Kristallgitter des Metalls aus. Die sogenannte Versetzung bezeichnet dabei das Gleiten um einen Atomabstand. Diese Versetzung wandert im Laufe der Kaltumformung dabei bis zum Erreichen der Korngrenze oder bis zu einer weiteren Versetzung. Dies wird auch als Kaltverfestigung bezeichnet.
Welche Maschinen werden zur Kaltumformung verwendet?
Für das Kaltumformen werden in der Regel Horizontalpressen eingesetzt. Hier wird das zu bearbeitende Werkstück zugeführt und durch das Zusammenspiel von Stempeln und Matrizen in eine gewünschte Form gebracht. Die Pressen können mit servoelektrischen oder hydromechanischen Antrieben ausgerüstet sein und verarbeiten Draht, Rohre, Bänder oder Bleche aus Metallen.
Was sind die Vorteile der Kaltumformung?
Das Kaltumformen bringt gegenüber anderen Verfahren wie der Warmumformung, dem Zerspanen, Stanzen oder Sintern einige Vorteile mit sich. So ist die Bearbeitungsgeschwindigkeit deutlich höher als bei anderen Verfahren, denn kaltumgeformte Werkstücke lassen sich direkt zur Endform oder mindestens endformnah bearbeiten. Das spart Nachbearbeitungen. Auch ist die Masshaltigkeit beziehungsweise die Volumengenauigkeit kaltumgeformter Werkstücke überaus hoch. Man erzielt also mit sehr wenigen Bearbeitungsschritten ein optimales Ergebnis. Bei der Kaltumformung entstehen keine Späne und nur überaus wenig Ausschuss, so dass Material eingespart und Abfall minimiert wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Verfahrens ist die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des bearbeiteten Materials. So kann unter anderem ein optimiertes Verhältnis von Gewicht zu Belastbarkeit oder ein gleichmäßiges Materialgefüge erzielt werden.
Was sind die Nachteile der Kaltumformung?
Wie jedes andere Fertigungsverfahren bringt natürlich auch die Kaltumformung spezifische Nachteile mit sich. So sind beispielsweise die Fixkosten – verursacht durch benötigte Werkzeuge und Maschinen – hoch und bei der Bearbeitung entsteht ein beträchtlicher Energiebedarf. Die Einrichtzeiten der Maschinen sind höher als bei anderen Fertigungsverfahren, so dass sich das Kaltumformen in der Regel nur bei grossen Stückzahlen rentiert. Auch zu bedenken ist, dass durch die benötigten Werkzeuge eine relative Inflexibilität bei Änderungen an den Teilen besteht.
Wo wird das Verfahren hauptsächlich angewendet?
Die Kaltumformung ist immer dann gefragt, wenn Serienteile in grossen Stückzahlen mit gleichbleibend hoher Qualität und minimiertem Nachbearbeitungsaufwand hergestellt werden sollen. Typische Anwendungsgebiete sind die Fertigung von Draht oder Bändern, die Herstellung von Bauteilen mit komplizierten Geometrien bei gleichzeitig höchsten Oberflächengüten oder die Produktion von Massenteilen, bei denen es auf höchste Bearbeitungsgeschwindigkeiten ankommt.
Fazit
Die Kaltumformung ist aus der modernen Fertigung nicht mehr wegzudenken. Kaltumgeformte Teile werden von den unterschiedlichsten Industrien verwendet. Auch wenn der Invest in die benötigten Pressen und Werkzeuge hoch ist, so lohnt sich das Verfahren durch geringe Nachbearbeitung und schnelle Herstellung vor allem bei Serienteilen mit grosser Stückzahl.
