Druckguss und Stanzen: Zwei Wege zu Metallknopfkörpern

Ein Metallknopfkörper wird auf eine von zwei Arten hergestellt; die Entscheidung fällt bereits im ersten Gespräch über eine neue Form. Ein Druckgussknopf entsteht in einer Form aus geschmolzener Legierung, daher ist die Form durch die Entformbarkeit begrenzt. Ein Metallstanzknopf entsteht aus einem flachen Blech durch Schneiden und Pressen, daher ist die Form durch die Biegbarkeit des Blechs begrenzt.

Beide Wege führen zum gleichen Ergebnis: einem beschichteten Teil, das auf ein Kleidungsstück kommt. Der Unterschied zeigt sich in den Werkzeugkosten, den Stückkosten bei größeren Mengen, der erreichbaren Detailgenauigkeit und den Toleranzen. Dieser Artikel erläutert, wie die beiden Wege im Knopfherstellungsprozess funktionieren und wie man zwischen ihnen wählt.

1. Zwei Wege im Knopfherstellungsprozess

Die beiden Wege gehen von unterschiedlichen Materialien aus, was die meisten Unterschiede erklärt. Beim Gießen wird ein Barren geschmolzen und in eine Stahlform gespritzt; das Material wird also hinzugefügt, um die Form zu bilden. Beim Stanzen wird eine Blechrolle geschnitten und gepresst; das Material wird also entfernt und verdrängt, um die Form zu bilden.

Der Zyklus ist kurz. Die bei etwa 400 Grad Celsius geschmolzene Legierung wird eingespritzt, 1 bis 3 Sekunden lang unter Druck gehalten, und das Bauteil erstarrt, bevor sich die Form öffnet. Eine einzelne Kavität kann alle 15 bis 25 Sekunden einen Zyklus durchlaufen, und ein Mehrfachkavitätenwerkzeug vervielfacht diese Leistung, ohne dass der Arbeitsaufwand proportional zunimmt.

Drei Merkmale ergeben sich aus diesem Verfahren. Komplexe Reliefs lassen sich in einem Schuss erzeugen, sodass ein Logo oder eine strukturierte Oberfläche über das Werkzeug hinaus keine zusätzlichen Kosten verursacht. Die Wanddicke muss innerhalb eines bestimmten Bereichs bleiben, da ein dickerer Abschnitt langsamer abkühlt und von der Oberfläche wegschrumpft. Und Porosität kann im Inneren des Bauteils auftreten, wo die Legierung nicht vollständig eingeflossen ist.

Porosität ist wichtig, weil sie sich erst später bemerkbar macht. Ein Bauteil mit inneren Hohlräumen kann beim Galvanisieren Grübchen bekommen oder sich öffnen, wenn ein Schaft eingepresst wird; beide Fehler treten an einem fertigen Teil auf und nicht an der Gießmaschine. Difei Button prüft aus diesem Grund einen Schnittquerschnitt statt der Außenfläche.

3. Gestanzte Metallknopfkörper aus Blech

Die Kantenqualität eines Stanzteils ist einer seiner Vorteile. Eine Schnittkante ist scharf und gleichmäßig, was sie für eine sichtbare Kante geeignet macht, und sie entfernt die Nahtlinie, die ein Gussteil mit sich bringt und die beschnitten oder verborgen werden muss.

Die Einschränkung ist die Tiefe. Ein Stanzteil kann nicht ohne Weiteres tiefes Relief tragen, da das Metall ohne Reißen in die Form fließen muss, und je tiefer der Zug ist, desto mehr Stationen benötigt das Werkzeug.

4. Auswahl zwischen einem Druckgussknopf und einem gestanzten Knopf

Die Entscheidung hängt von vier Fragen ab, und jede einzelne kann die Sache entscheiden: wie viel Oberflächendetail das Design aufweist, wie hoch die Jahresmenge ist, wie eng die Durchmessertoleranz sein muss und welche Kraft das Teil aufnehmen muss.

Feine Details auf der Vorderseite begünstigen das Gießen. Ein tief eingeprägtes Logo, eine Seilkante oder eine geformte Figur sind in einer Gussform unkompliziert, aber beim Stanzen teuer, da jedes Detail eine eigene Umformstation benötigt und das Metall duktil genug sein muss, um diese Umformung zu ermöglichen.

Die Stückzahl spricht bei geringen Auflagen für die kostengünstigere Werkzeugvariante und bei hohen Auflagen für die niedrigeren Stückkosten. Ein Stanzwerkzeug für eine einfache Scheibe amortisiert sich schnell, während eine Gussform zwar teurer ist, aber bei entsprechenden Stückzahlen ein komplexeres Teil zu einem niedrigeren Einzelpreis herstellt.

Bei Toleranz und Festigkeit ist das Stanzen von Vorteil, wenn das Teil dünn und stark sein muss, und das Gießen, wenn es dick und schwer sein muss. Ein schwerer dekorativer Knopf, der sich in der Hand massiv anfühlen soll, ist ein natürliches Gussteil, während eine dünne Unterlegscheibe oder eine Öse ein natürliches Stanzteil ist.

5. Werkzeuge im Knopf-Umformungsprozess

Das Werkzeug ist die größte Einzelentscheidung im Knopf-Umformungsprozess und zugleich diejenige, die am schwersten zu revidieren ist. Eine Gussform oder ein Folgeschnittwerkzeug wird für eine bestimmte Form hergestellt. Eine spätere Änderung der Form bedeutet, ein neues Werkzeug zu schneiden oder ein bestehendes zu modifizieren, was Kosten verursacht, die sich selten amortisieren.

Drei Fragen sollten beantwortet werden, bevor ein Werkzeug hergestellt wird. Wie viele Teile wird die Form im Laufe ihrer Lebensdauer produzieren, da ein Werkzeug eine endliche Anzahl von Schüssen hat? Wird sich die Form ändern, und wenn ja, gibt es die Möglichkeit, das Werkzeug zu modifizieren, anstatt es zu ersetzen? Und wer hält das Werkzeug, denn ein Werkzeug, das vom Lieferanten gehalten wird, macht einen Lieferantenwechsel teuer, und ein Werkzeug, das vom Käufer gehalten wird, muss gelagert werden?

Eine Angabe zur Werkzeuglebensdauer ist es wert, in die Vereinbarung aufgenommen zu werden. Eine gehärtete Stahlform für ein Gussteil liefert in der Regel 100,000 Schüsse oder mehr vor einer größeren Wartung, während ein Folgeschneidwerkzeug für ein Stanzteil in Hüben gemessen wird und bei einer einfachen Form diesen Wert überschreiten kann. Keine dieser Zahlen ist eine Garantie, und beide hängen von der Legierung und der Wartung ab.

Wenn eine Form voraussichtlich überarbeitet wird, lohnt es sich, das erste Werkzeug mit einem abnehmbaren Stirneinsatz zu schneiden, sodass das Detail geändert werden kann, ohne den Grundkörper zu ersetzen. Diese eine Entscheidung hat vielen Programmen die vollen Kosten für eine Neuwerkzeugung erspart.

6. Oberflächenbeschaffenheit nach einem Druckguss-Knopflauf

Ein Druckgussknopf erhält ein Finish auf andere Weise als ein Stanzteil, denn die Gussfläche trägt eine feine Haut, die vor dem Galvanisieren entfernt werden muss. Die Haut ist die Grenzfläche, an der die Legierung auf die Form traf, und sie umfasst das Trennmittel und die vom Werkzeug hinterlassene feine Oberflächentextur.

Drei Schritte bereiten die Oberfläche vor. Ein Trommel- oder Vibrationspolieren, das die Haut entfernt und die Kante abrundet. Ein separater Entgratungsschritt für die Formnaht, wenn die Form einen sichtbaren Grat hinterlässt. Und eine Reinigungssequenz vor dem Galvanisieren, da Rückstände, die in einer porösen Oberfläche zurückbleiben, sich nach dem Galvanisieren als Blase zeigen.

Porosität ist der Grund, warum ein Gussteil eine längere Galvanisierungsvorbereitung benötigt. Eine galvanisierte Oberfläche über einem Lunker kann Blasen bilden, wenn sich das Teil erwärmt, und die Blase erscheint Wochen nach der Lieferung und nicht an der Galvaniklinie.

Wenn für ein Gussteil ein glänzendes Finish vorgeschrieben ist, lohnt es sich zu fragen, ob das Teil vor dem Galvanisieren poliert wird oder ob das Finish der Formtextur folgt. Beide ergeben auf einer 15-mm-Fläche sichtbar unterschiedliche Ergebnisse.

8. Planung eines Knopf-Formgebungsprozesses für eine neue Form

Die Planung einer neuen Form ist eine Abfolge von Entscheidungen und keine einzelne Wahl, und die richtige Reihenfolge vermeidet den größten Teil der Kosten. Die Abfolge reicht von der Funktion des Teils über das Material, dann zum Fertigungsweg, dann zum Werkzeug und schließlich zur Oberflächenbearbeitung.

Die Funktion steht an erster Stelle, weil sie Optionen schnell ausschließt. Ein Teil, das eine Zugkraft aufnehmen, in einer feuchten Umgebung Korrosion widerstehen und dünn bleiben muss, schließt mehrere Material- und Fertigungsweg-Kombinationen aus, bevor eine Zeichnung erstellt wird.

Die Entscheidung über den Fertigungsweg folgt, und es lohnt sich, von jedem Weg, wenn beide machbar sind, ein physisches Muster zu testen. Ein gegossenes Muster und ein gestanztes Muster derselben Nennform fühlen sich in der Hand unterschiedlich an, und ein Käufer, der beide in der Hand gehalten hat, trifft schneller eine Entscheidung als einer, der nur zwei Zeichnungen gesehen hat.

Werkzeuge werden auf Basis einer festgelegten Form und einer angegebenen Stückzahl angeboten und sollten mit der Musterlieferzeit angeboten werden. Difei Button (Guangzhou) Co Ltd stellt ein Druckguss-Knopfmuster und ein Metallstanz-Knopfmuster anhand derselben Zeichnung zur Verfügung, wenn beide Wege offen stehen, sodass der Vergleich anhand von Objekten und nicht anhand von Beschreibungen erfolgt.

9. Häufig gestellte Fragen

9.1 Was ist der Unterschied zwischen einem Druckgussknopf und einem gestanzten Knopf?

Ein Druckgussknopf wird hergestellt, indem geschmolzene Legierung in eine Stahlform gespritzt wird. Die Form entsteht also aus flüssigem Metall und kann in einem einzigen Schuss ein tiefes Relief tragen. Ein gestanzter Metallknopf wird aus einer Blechrolle geschnitten und gepresst, wobei die Form durch Verdrängen von festem Metall entsteht und die Wandstärke gleichmäßig bleibt. Druckguss begünstigt komplexe dekorative Oberflächen und schwerere Teile, die sich in der Hand massiv anfühlen sollen, während Stanzen dünne Teile, enge Durchmesser, gleichmäßige Wände und saubere Schnittkanten begünstigt.

9.2 Welcher Weg eignet sich besser für eine neue Knopfform?

Vier Fragen klären das schnell: wie viel Oberflächendetail das Design trägt, denn ein tiefes Relief ist im Guss leicht und im Pressen teuer; und wie hoch die Jahresmenge ist, denn die höheren Werkzeugkosten einer Form müssen sich amortisieren. Wie eng die Durchmessertoleranz sein muss, spricht dann für das Stanzen. Welche Kraft oder welches Gewicht das Teil tragen muss, spricht bei einem schweren Teil für den Guss und bei einem dünnen, starken Teil für das Stanzen. Jede einzelne Antwort kann den Weg bestimmen.

9.3 Warum ist Porosität beim Knopfformungsprozess wichtig?

Porositat ist ein Hohlraum, der in einem Gussteil zurückbleibt, wenn die Legierung nicht vollständig ausgefüllt hat, und von außen unsichtbar ist. Sie ist wichtig, weil sie sich erst später bemerkbar macht und nicht schon an der Gussmaschine. Ein oberflächennaher Hohlraum kann beim Galvanisieren Grübchen bilden, Blasen werfen, wenn sich das fertige Teil erwärmt, oder aufreißen, wenn ein Schaft in den Körper gepresst wird. Deshalb benötigt ein Gussteil vor dem Galvanisieren eine längere Vorbereitung als ein Stanzteil, und deshalb ist es sinnvoll, einen Schnitt zu prüfen, bevor eine neue Form freigegeben wird.

9.4 Wie eng kann ein Metallstanzknopf gehalten werden?

Ein Stanzwerkzeug steuert die Kontur direkt und nicht über eine schrumpfende Form, sodass ein Durchmesser bei einem gut gewarteten Werkzeug innerhalb von etwa 0.05 bis 0.10 mm gehalten werden kann. Die Hauptabweichung entsteht durch Rückfederung, da sich das Blech leicht zurückbildet, sobald die Presse es freigibt. Das Überbiegen des Werkzeugs, die Verwendung einer Spule von einem einzigen Lieferanten und in einer einzigen Härtung sowie die Prüfung der ersten Teile jeder neuen Spule halten das fertige Teil zusammen im Maß, und eine Dickenprüfung ist ebenso wichtig wie eine Durchmesserprüfung, denn 0.05 mm fehlende Wandstärke sind bei einem 10-mm-Knopf ein realer Anteil.