Schmelztauchveredeltes Feinblech – der Standard in puncto Korrosionsschutz und Umformbarkeit

Alle im Kaltfeinblechbereich bekannten Formgebungsverfahren lassen sich auch auf die schmelztauchveredelten Feinbleche anwenden, wenn Werkzeuggeometrie und -oberfläche auf diese Werkstoffe abgestimmt werden. Die Feuerverzinkung von Feinblechen in Verbindung mit der Oberflächentopografie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Tribologie des Umformprozesses.

Kennzeichnender Parameter ist die Reibzahl μ. Bei thyssenkrupp Steel wird die Reibzahl mit Hilfe des Streifenziehversuches zwischen planparallelen Werkzeugen ermittelt. Im Vergleich zum unbeschichteten Feinblech (0,14 ≤ μ_KB ≤ 0,18) besitzt feuerverzinktes Feinblech eine geringere mittlere Reibzahl (0,08 ≤ μ_Z ≤ 0,12). Der Streubereich resultiert aus dem Rauheitsspektrum, das bei der Produktion den Kundenwünschen entsprechend eingestellt wird. Bei einer Materialumstellung im Presswerk von einer der anderen benannten Verzinkungen (Beschichtungen) auf feuerverzinktes Feinblech muss mit größeren Platinenzuschnitten, höheren Niederhalterkräften oder verschärften Ziehleistengeometrien das Einlaufverhalten des Materials im Flanschbereich angepasst werden. Einzige Ausnahme ist die Umstellung von Zink-Aluminium beschichtetem Feinblech galfan^® auf feuerverzinktes Feinblech.

Zur Vermeidung von Abrieb aus dem Überzug, der bevorzugt bei kurzen Taktzeiten der Umformaggregate auftritt, sollte die Werkzeugoberfläche riefenfrei sein. Bei thyssenkrupp Steel wird das Abriebverhalten im Streifenziehversuch mit Ziehleiste begutachtet. Im Vergleich zum unbeschichteten Feinblech, bei dem auch Abrieb messbar ist (0,2 bis 0,8 g/m²), besitzt feuerverzinktes Feinblech eine fast vergleichbare Abriebmenge (0,5 bis 1,0 g/m²).

Alle thermischen und mechanischen Fügeverfahren sowie das Kleben und Dichten sind anwendbar, jedoch erfordern die besonderen Eigenschaften des Feuerzink-Überzugs bei einigen Fügeverfahren eine Anpassung der Verarbeitungsparameter gegenüber unverzinktem Kaltfeinblech. Oberflächenschonende, d. h. die korrosionsschützenden Eigenschaften des Überzugs weitgehend erhaltende Fügeverfahren wie Clinchen und Kleben gewinnen immer mehr an Bedeutung. Das Widerstands-, Schutzgas- und Laserstrahlschweißen sind jedoch die am häufigsten angewandten Fügeverfahren. Das Erstere hat sich als Punkt-, Buckel- und Rollennahtschweißen im Fahrzeugbau weitgehend durchgesetzt. Es bietet die Vorteile guter Automatisierbarkeit, geringen Oberflächenschädigungen und Bauteilverzuges sowie des Verzichtes auf Schweißzusatzwerkstoffe.

Im Vergleich zu unbeschichtetem Kaltfeinblech müssen beim Widerstandspunktschweißen verzinkter Bleche ein höherer Schweißstrom und eine größere Elektrodenkraft aufgebracht werden, da der Überzug einen geringeren Übergangswiderstand besitzt. Die höhere thermische und mechanische Belastung sowie die Anlegierungsneigung der Elektroden mit dem Zink-Überzug vermindern deren Standmenge. Durch einen geeigneten Elektrodenwerkstoff, z. B. CuCrZr, eine angepasste Elektrodengeometrie und eine ausreichende Elektrodenkühlung sowie durch eine optimierte Prozessführung kann dem entgegengewirkt werden. Eine Steppersteuerung hebt beispielsweise den Schweißstrom in Stufen an und erhöht damit deutlich die Elektrodenstandmenge. Auch das Fräsen von Elektroden nach bestimmten Punktzahlen hat sich diesbezüglich bewährt.

Beim Schmelzschweißen verbrennt das Überzugsmetall im Schweißnahtbereich. Um den Korrosionsschutz möglichst wenig zu beeinträchtigen, sollte daher ein Schmelzschweißverfahren gewählt werden, das wenig Wärme in den Nahtbereich einbringt. Als ideales Verfahren hat sich das Laserstrahlschweißen erwiesen. Dabei lässt eine – im Vergleich zu Kaltfeinblech – geringere Schweißgeschwindigkeit die Schmelze besser entgasen, wodurch auch Poren vermieden werden.

Beim Schweißen von verzinktem Blech entstehen zinkoxidhaltige Rauche, deren Menge wesentlich von der Überzugsdicke und dem Schweißverfahren abhängt. In jedem Fall ist eine ausreichende Be- und Entlüftung erforderlich. Unter ungünstigen Bedingungen, z. B. in kleinen Räumen, sollte eine Absaugung möglichst an der Entstehungsstelle der Schweißrauche angebracht werden.

Die Zuordnung zu der Schutzwirkung von feuerverzinktem Feinblech gemäß DIN EN 55634-1 zu den Korrosivitätskategorien bzw. Korrosionsbelastungen C1 bis C5 wird für die Auflage Z100 mit einer Überzugsdicke von 7 µm mit C2(L) und C2(M) und für die Auflage Z275 mit einer Überzugsdicke von 20 µm mit maximal C3(L) angegeben. Allgemein gilt, dass der Korrosionsschutz mit steigender Zinkauflage ansteigt.