Stauchen

Das Stauchen ist eine der grundlegenden Operationen der Massivumformung, mit der Teile mit lokaler Querschnittsvergrößerung hergestellt werden können. Das Prinzip des Prozesses besteht darin, dass das Werkstück in axialer Richtung gestaucht wird und das Metall seitlich umverteilt wird, wodurch die Gesenkhöhlung gefüllt wird. Auf diese Weise entstehen Verdickungen, Flansche, Bunde und abgesetzte Übergänge an stangenförmigen Teilen.

Prozessgrundlagen

Das Stauchen beruht auf dem plastischen Fließen von Metall unter Druck. Das Werkstück wird in einer geteilten Matrize eingespannt, wonach das freie Ende durch einen Dorn axial gestaucht wird. Unter der einwirkenden Kraft fließt das Metall radial und füllt den Formhohlraum des Werkzeugs. Das Ergebnis ist ein Teil mit der geforderten Verdickung, wobei die Masse des Werkstücks unverändert bleibt.

Eine der wichtigsten Grenzen des Verfahrens ist das Verhältnis von Stauchlänge zum Durchmesser des Ausgangswerkstücks. Beim Kaltstauchen wird in einem Arbeitsgang üblicherweise ein Abschnitt von höchstens 2,5–3 Durchmessern gestaucht. Ist eine größere Verdickung erforderlich, wird der Prozess in mehrere aufeinanderfolgende Stufen mit Zwischenformung unterteilt.

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Ausrüstung

Das Stauchen wird auf mehreren Anlagentypen durchgeführt:

  • Horizontalstauchmaschinen mit geteilter Matrize.
  • Ein- und Mehrstufen-Stauchpressen.
  • Kaltstauchmaschinen für die Massenproduktion von Verbindungselementen.
  • Warmumformpressen.

Die Wahl der Anlage hängt von Werkstückgröße, geforderter Genauigkeit und Produktionsvolumen ab. Kaltstauchmaschinen bieten hohe Geschwindigkeit und minimale Toleranzen, während Warmstauchpressen die Bearbeitung großformatiger Werkstücke ermöglichen.

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Warm- und Kaltstauchen

Das Stauchen kann sowohl kalt als auch warm erfolgen. Jede Variante hat ihre Besonderheiten.

  • Kaltstauchen: hohe Genauigkeit, saubere Oberfläche, Metallverfestigung durch Kaltverfestigung, minimaler Abfall.
  • Warmstauchen: geringerer Umformwiderstand, Bearbeitung großer Werkstücke möglich, Berücksichtigung von Zunder und anschließendem Abgraten erforderlich.

Kaltstauchen wird überwiegend für die Herstellung von Verbindungselementen und Präzisionsteilen eingesetzt, Warmstauchen für komplexe Schmiedeteile und große Flanschprodukte.

Typische Teile und Anwendungen

Das Stauchen wird in der Industrie häufig zur Herstellung von Teilen mit Verdickungen eingesetzt:

  • Schrauben, Bolzen, Niete, Stiftschrauben.
  • Wellen mit abgesetzten Übergängen.
  • Flansche, Bunde, ringförmige Verdickungen.
  • Rohlinge für die anschließende spanende Bearbeitung.

Die Hauptanwendungsbereiche sind Automobilbau, Verbindungselementproduktion, Maschinenbau sowie Öl- und Gasausrüstung.

Vorteile

  • Materialeinsparung durch Umverteilung statt Metallentfernung.
  • Verbessertes Metallgefüge durch plastisches Fließen.
  • Hohe Produktivität in der Serien- und Massenfertigung.
  • Herstellung präziser Rohlinge mit minimalem Bearbeitungsaufmaß.

Beziehung zu anderen Operationen

Das Stauchen gehört zur Klasse Bulk metal forming. Die Operation wird häufig zusammen mit Heading — dem Anstauchen eines Kopfes am Ende eines Stangenwerkstücks — ausgeführt. Nach dem Stauchen können zudem Abgraten (Trimming) und Kalibrieren (Calibrating) erfolgen, um genaue Maße zu erreichen.

Häufig gestellte Fragen

  • Was ist der Unterschied zwischen Stauchen und axialem Stauchen? Axiales Stauchen ist ein allgemeiner Begriff für die axiale Kompression eines Werkstücks, während Stauchen ein Sonderfall mit lokaler Querschnittsvergrößerung ist.
  • Welche Materialien werden verarbeitet? Kohlenstoff- und legierte Stähle, Aluminium- und Kupferlegierungen, Edelstähle.
  • Welche Toleranzen sind beim Kaltstauchen erreichbar? Die Genauigkeit hängt von der Anlage ab, ermöglicht jedoch Rohlinge mit minimalem Bearbeitungsaufmaß.