Das Umformen ist eine der Bearbeitungsformen von Werkstoffen. Es zeichnet sich durch stark wirkende Kräfte aus. Beim Umformen treten hohe Reibkräfte zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück auf. Werden diese nicht abgeführt, können sie schnell einen hohen Verschleiß an den Werkzeugen verursachen. Umformschmierstoffe helfen dabei, diese Belastung so gering wie möglich zu halten.

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Foto: Kluthe.com

Der Prozess des Umformens

Beim Umformen wird ein festes Werkstück in eine andere Form gebracht. Die Masse des Werkstücks wird dabei nicht verändert. Das unterscheidet das Umformen von den trennenden Verfahren wie Schneiden, Stanzen oder Zerspanen. Die Umformung geschieht stets unter hohem Druck. 

Dabei wird nicht nur die Geometrie des Werkstücks verändert, sondern auch sein metallisches Gefüge. Diese Veränderungen müssen bei der Auslegung des Fertigungsprozesses berücksichtigt werden. Das Umformen ist damit wesentlich invasiver auf den Werkstoff, als es das Urformen bzw. Gießen ist.

Folgende Umformverfahren sind in der Metallverarbeitung üblich:

  • Walzen
  • Walzbiegen
  • Biegen
  • Kanten
  • Pressen
  • Tiefziehen

Das Walzen beschreibt die Reduktion des Durchmessers eines Flachmaterials durch die namensgleichen Werkzeuge. Beim Walzbiegen wird das Werkstück durch zwei oder drei Walzen in eine radiale Form umgebogen. Ähnliches geschieht beim Biegen. Beim Kanten wird das Werkstück an einem bestimmten Punkt in einem scharfen Winkel umgebogen, sodass ein Knick entsteht. 

Das Pressen ist das Einbringen einer bestimmten Ausformung durch einen Stempel. Beim Tiefziehen geschieht das Gleiche, jedoch in einem größeren Umfang. All diesen Bearbeitungsverfahren gemeinsam ist, dass dabei hohe Reibkräfte zwischen Werkzeug und Werkstück entstehen. Diese müssen abgeführt werden.

Folgen mangelnder Schmierung beim Umformen

Wird ein Umformprozess nicht durch eine angepasste Schmierung begleitet, wirkt die auftretende Reibung auf lange Sicht zerstörend. Dabei drohen folgende Schäden:

  • Riefen
  • Kanten
  • Wellen
  • Steigende Oberflächenrauheit.

Zunächst wird das Werkzeug in Mitleidenschaft gezogen. Diese Störungen übertragen sich aber unmittelbar danach auf jedes Werkstück. Die Qualität der Produktion leidet sehr stark darunter und das Risiko der Produktion von Ausschuss steigt.

Die Prozesse sind grundsätzlich so ausgelegt, dass die Schmierung nur der letzte Teil der Verhinderung von Reibschäden ist. Vorher werden die Werkzeuge spezialgehärtet und hochglanzpoliert und der gesamte Prozess permanent gereinigt. 

Auch die Kombination der Oberflächenhärte von Werkstück und Werkzeug ist in diesem Zusammenhang sehr wichtig. Je härter das Werkzeug und je weicher das Werkstück ist, desto unwahrscheinlicher kommt es durch Reibung zu den beschriebenen Schäden. 

Letztendlich bestimmen aber die Einsatzbedingungen des Werkstücks über seine Werkstoffeigenschaften. Auf die Befindlichkeiten des Umformprozesses kann daher nur bedingt Rücksicht genommen werden. An dieser Stelle kommen die Umformschmierstoffe ins Spiel (wie z. B. auf kluthe.com/produkte/umformschmierstoffe/ zu sehen). Sie senken die Reibung soweit ab, dass hohe Stückzahlen beschädigungsfrei produziert werden können.

Wirkung von Umformschmierstoffen

Umformschmierstoffe legen sich als Zwischenfilm zwischen Werkstück und Werkzeug. Sie sorgen dafür, dass der direkte Kontakt der Oberflächen beider Komponenten so gering wie möglich gehalten wird. 

Das senkt nicht nur die Reibung, sondern sorgt auch dafür, dass sich das Werkstück einfacher aus dem Werkzeug herausheben lässt. Darüber hinaus haben Umformschmierstoffe eine kühlende Wirkung.

Eigenschaften von Umformschmierstoffen

Eine hohe Haftung auf den Oberflächen trägt zum niedrigen Verbrauch von Umformschmierstoffen bei. Vor allem das Werkzeug wird so zuverlässig mit Schmierstoffen versorgt. Diese werden in den meisten Fällen aber auf die Vorprodukte aufgetragen, lange bevor sie das Umformwerkzeug erreichen. 

In diesem Fall ist es besonders interessant, wenn die Umformschmierstoffe auch konservierende Eigenschaften besitzen. Damit wird sichergestellt, dass das Werkstück bis zu seiner Umformung rostfrei bleibt. Nach der erfolgreichen Umformung ist das Werkstück bereit zur Abreinigung. 

Ein Teil der Schmierstoffe bleibt bei jedem Hub auf dem Werkzeug zurück. Damit ist dann auch eine Notschmierung gewährleistet, falls doch einmal ein unbehandeltes Halbzeug eingelegt wird. Umformschmierstoffe sind somit nicht nur ein äußerst wichtiger Bestandteil in gewissen produzierenden Wirtschaftsbereichen, sondern auch ein enorm wichtiger Bestandteil der Industrie im Allgemeinen.