Feinschneiden: Der ultimative Leitfaden

Der Unterschied zwischen Normalausblendung und Feinausblendung Stanzprozess

Vergleich der Schnittflächen von normalen Stanzteilen und Feinschneidteilen

Während des Stanzvorgangs wird die Zahnkranzpressplatte verwendet, um Kraft auf das Material auszuüben und es auf die Matrize zu pressen, wodurch ein seitlicher Druck auf die Innenfläche des V-förmigen Zahns entsteht. Dadurch wird ein Reißen in der Scherzone und ein seitliches Fließen des Metalls verhindert.

6mm dickes FORD Handbremslüfterteil (Handbremssektor)

Während die Stanzwerkzeuge in das Material gedrückt werden, wird das Material durch den Gegendruck des Auswerfers komprimiert. Dadurch und durch die Verwendung eines kleinen Spalts und einer konkaven Matrize mit abgerundeter Kante wird die Spannungskonzentration beseitigt und das Metall in der Scherzone in drei Richtungen unter Druckspannung gesetzt, wodurch die Zugspannung verringert und die Plastizität des Materials verbessert wird.

Dieser Ansatz verhindert das Biegen, Dehnen und Reißen, die beim herkömmlichen Stanzen typischerweise auftreten, und bewirkt stattdessen, dass das Material durch reine Scherung entlang der Kantenform der Matrize in Teile geschnitten wird, was zu hochwertigen, glatten und gleichmäßigen Scherflächen führt.

6 mm dicke TESLA-Sitzteile

Beim Feinschneiden sind die Presskraft, der Schnittspalt und der Kantenradius der Matrize voneinander abhängig und wichtig. Der Einfluss dieser Faktoren ist miteinander verbunden, und wenn der Spalt gleichmäßig und der Kantenradius geeignet ist, kann ein glatter Abschnitt mit minimalem Pressmaterial hergestellt werden.

6 mm dicke TOYOTA-Rohre Zusammensetzung Flansch

Extrem hohe Anforderungen an die Ebenheit

Feinschneiden Übersicht

Fine Blanking

Share

Watch on

01 Was ist Fein Ausblendung

Das Feinschneiden, auch als Präzisionsschneiden bezeichnet, ist ein spezielles Prägeverfahren die auf der allgemeinen Ausblendung basiert. Das Feinschneiden fällt zwar unter dieselbe Trennkategorie, aber es gibt spezifische Parameter, die es vom allgemeinen Stanzen unterscheiden. Die durch Feinschneiden hergestellten Teile weisen einzigartige Qualitätsmerkmale auf.

In Kombination mit Kälte Formgebungsverfahren wie Biegen, Tiefziehen, Bördeln, Stauchen und Strangpressen, hat das Feinschneiden das Potenzial, bisherige Verfahren wie Stanzen, Zerspanen, Schmieden, Gießen und Pulvermetallurgie in verschiedenen Branchen wie der Automobil-, Motorrad- und Elektronikindustrie zu ersetzen. Dies verdeutlicht die technischen Vorteile und den wirtschaftlichen Nutzen des Verfahrens.

02 Feinausblendung Klassifizierung

Die verschiedenen Methoden des Feinschneidens werden nach ihren technologischen Verfahren wie folgt kategorisiert:

03 Feinstanzung Arbeitsprinzip

1. Der Unterschied zwischen . und Feinstanzung

Das Feinschneiden, von dem wir oft sprechen, ist kein Feinschneiden im allgemeinen Sinne (wie z. B. Beschneiden, Fertigschneiden und Schnellschneiden usw.), sondern ein Feinschneiden mit einer starken Druckplatte (siehe Abbildung unten).

• P_R–Zahnkranz Kraft
• P_S–Stanzkraft
• P_G-Rückseitendruck

Das Grundprinzip des Feinschneidens besteht darin, mit Hilfe einer speziellen Presse (mit dreifacher Kraft) eine plastische und scherende Verformung des Materials mit Hilfe eines speziell strukturierten Werkzeugs zu erzeugen, um qualitativ hochwertige Feinschneidteile zu erhalten.

2. Feinschneiden Prozessmerkmale

Die folgende Tabelle zeigt die Merkmale der beiden unterschiedlichen Verfahren: Grobschnitt und Feinschnitt.

3. Funktionsprinzip der Matrize

Die Feinschneidmaschine ist eine Spezialausrüstung für die Durchführung des Feinschneidprozesses.

Wie in der nachstehenden Abbildung dargestellt, gibt es drei Arten von Kräften (P_S, P_R, P_G), die während des Feinschneidens auf die Matrize wirkt.

Vor dem Beginn des Durchschlagens der Ringkraft P_Rdurch die Scherlinie außerhalb der Führungsplatte (6), so dass die V-förmige Zahnkranz (8) in das Material gepresst und auf die Matrize gepresst, wodurch ein seitlicher Druck auf die Innenfläche des V-förmigen Zahnkranzes erzeugt wird, um das Reißen des Materials in der Scherzone und das seitliche Fließen von Metall außerhalb der Scherzone zu verhindern.

Zugleich wird der Gegendruck P_G wird durch den Auswerfer (4) in der Scherlinie gepresst, der das Material gegen die Nocken drückt, und im gepressten Zustand unter Einwirkung der Stanzkraft P_S.

Das Metall befindet sich in der Scherzone in einem dreifachen Druckspannungszustand, der die Plastizität des Materials erhöht.

An diesem Punkt folgt das Material der Form der Matrizenkante und stanzt das Teil in reiner Scherform.

Am Ende des Stanzens wird P_R und P_G Der Druck wird abgelassen, die Matrize wird geöffnet und die Teile und der Schrott werden durch die Auswerferkraft P ausgeworfen._RA und die Auswerferkraft P_GA und werden mit Druckluft ausgeblasen.

• Stanzen
• Die
• Interner Stempel
• Auswerfer
• Auswurfstange
• Leitblech
• Druckplatte
• Zahnkranz
• Feinschneidende Materialien
• Feinschneidteile
• Interne Abfälle
• Ps-Stanzkraft
• PR-Ring Getriebekraft
• PG-Gegendruck
• PRA-Entladekraft
• PGA-Auswurfkraft
• SP-Blanking-Lücke

4. Feinschneidarbeitsprozess 

(a) Die Matrize wird geöffnet und das Material wird zugeführt;

(b) Die Matrize wird geschlossen und das Material innerhalb und außerhalb der Schnittkante (Stanzlinie) durch Ringkraft und Gegendruck komprimiert;

(c) Das Material wird mit der Schnittkraft P ausgestanzt_Sund die Druckkraft P_R und P_G werden in dem gesamten Prozess effektiv gepresst;

(d) Am Ende des Stempelhubs befindet sich der Stempel in der Matrize, und der Bohrungsabfall wird in die Auslaufmatrize gespült;

(e) Die Ringkraft P_R und Gegendruck P_G werden entfernt und die Matrize wird geöffnet;

(f) In der Stellung, in der die Kraft des Zahnkranzes aufgebracht wird, wird der Bohrmüll ausgeworfen und die Ausstoßkraft P_RA aus der Stanzrunde;

(g) In der Stellung, in der der Gegendruck aufgebracht wird, wirkt an diesem Punkt: die Aufsetzkraft P_GA aus dem Würfel.

Die Materialzufuhr beginnt;

h) Abfälle von Feinschneidteilen und Innenlöchern ausblasen oder entfernen.

Die Materialzufuhr ist abgeschlossen.

• P_R-Ringgetriebe Kraft
• P_G-Rückendruck
• Ps-Stanzkraft
• P_RA-Entladekraft
• P_GA-Ausstoßkraft
• 1- Pressplatte
• 2-Konkave Form
• 3-Blanking (Stanzung)
• 4-Ausstoßer
• 5-Feinschneidiges Material
• 6-Feinschneidteile
• 7-Stanzen von Innenlochschrott

Feinschneidteile

01 Technologie der Feinschneidteile

Die Technologie der Feinschneidteile zielt in erster Linie darauf ab, die technischen und funktionalen Anforderungen an die Teile zu erfüllen und gleichzeitig einfach und kostengünstig in der Serienfertigung zu sein. Zu den Faktoren, die die Technologie beeinflussen, gehören:

1. Gestaltung der Teile.
2. Maß- und Lagetoleranzen der Teile.
3. Eigenschaften und Dicke des Materials.
4. Qualität der gepressten Oberfläche.
5. Entwurf der MatrizeQualität der Herstellung und Langlebigkeit.
6. Auswahl der Feinschneidmaschine usw.

Die Technologie der Struktur des Feinschneidteils bezieht sich auf die Elemente, aus denen sich die Geometrie des Teils zusammensetzt, einschließlich der Bestimmung des Mindestrundungsradius, der Öffnung, der Wanddicke, der Ringbreite, der Nutbreite und des Stanzmoduls, um nur einige zu nennen. Diese Werte sind für Feinschneidteile tendenziell kleiner als für Normalschneidteile, was durch das Prinzip des Feinschneidens bedingt ist. Durch eine gute Auslegung der Strukturparameter können jedoch die Produktqualität verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden.

Hinweis: Die im Originaltext erwähnte Abbildung ist nicht enthalten.

02 Schwierigkeitsgrad der Feinschneidteile

Entsprechend der Geometrie des Teils und seiner Struktureinheiten wird es in S₁, S₂ und S₃ in jedem der Diagramme.

• S₁-einfach, geeignet für Feinschneidstoffe mit einer Scherfestigkeit Ks=700N/mm²
• S₂-mittel, geeignet für Feinschneidstoffe mit einer Scherfestigkeit Ks=530N/mm²
• S₃-Komplex, der für Feinschneidstoffe mit einer Scherfestigkeit Ks=430N/mm geeignet ist²

In dem Bereich unter S₃ist die Feinstanzung nicht geeignet, oder es sind besondere Maßnahmen erforderlich.

Bei Verwendung des Bereichs von S₃Die Bedingung ist, dass das Stanzelement aus Schnellarbeitsstahl besteht und die Zugfestigkeit des Feinschneidmaterials δb≤600 N/mm beträgt.² (Scherfestigkeit Ks≤430N/mm²).

Beispiel:

Die Schaltnocke in der Abbildung, das Material ist Cr15 (Sphäroidisierung), Ks=420N/mm²die den Schwierigkeitsgrad der Aufgabe bestimmt.

• Lochdurchmesser d = 4,1 mm S₁
• Schrott b = 3,5 mm S₃
• Getriebemodul m = 2,25 mm S₂
• Verrundungsradius R_a= 0,75 mm S₁/S₂

Die maximale Schwierigkeit dieses Teils ist Runde b, so dass die Gesamtschwierigkeit S₃ und kann fein ausgeschnitten werden.

03 Technische Anforderungen für Feinschneidteile

1. Toleranzen bei den Abmessungen

Die Maßtoleranzen von Präzisionsstanzteilen hängen ab von: der Form des Teils, der Qualität der Werkzeugherstellung, der Materialstärke und -eigenschaften, den Schmiermitteln und den Einstellungen der Presse, die aus Tabelle 1 ausgewählt werden können.

2. Ebenheitstoleranz

Die Ebenheit eines Präzisionsstanzteils ist die Durchbiegung der Teilebene, die den Wert hat:

f = h - s

Feinschneidteile haben eine gute Ebenheit, die auf den gepressten Zustand des Materials während des Feinschneidprozesses zurückzuführen ist. Die Ebenheit kann je nach Größe, Form, Materialstärke und mechanischen Eigenschaften der Teile variieren.

Im Allgemeinen sind dickere Teile gerader als dünne Teile, Werkstoffe mit geringerer Festigkeit sind gerader als hochfeste Werkstoffe, und Werkstoffe mit höherer Presskraft sind gerader als solche mit geringerer Presskraft.

Die Oberfläche des Materials auf der konvexen Seite der Matrize ist immer konkav, während die konkave Seite der Matrize immer konvex ist.

Wenn das Teil jedoch mit einer kontinuierlichen Matrize gestanzt, gerillt, gekerbt, gebogen oder gestanzt werden muss, kann die Ebenheit aufgrund lokaler Verformungen oder unterschiedlicher Stanzrichtungen am Teil stark schwanken.

Dennoch ist die Ebenheit von Präzisionsstanzteilen immer besser als die von normalen Stanzteilen. Die Abbildung unten zeigt die allgemeine Geradheit gemessen in einem Abstand von 100 mm.

3. PRechtwinkligkeitstoleranz

Die Oberfläche eines Feinstanzteils und die Grundfläche bilden einen Winkel mit einer bestimmten Toleranz, die als Nicht-Rechtwinkligkeit bezeichnet wird. Diese wird von Faktoren wie der Dicke und den Eigenschaften des Materials, dem Zustand der Schneide beim Stanzen, der Steifigkeit des Werkzeugs und der Einstellung der Presse beeinflusst.

Bei einer Materialstärke von 1 mm beträgt die Abweichung von der Rechtwinkligkeit im Allgemeinen 0,0026 mm, und bei einer Materialstärke von 10 mm ist die Gratseite 0,052 mm größer als die versenkte Seite. Die Beziehung zwischen der Materialstärke und der Nicht-Rechtwinkligkeit ist unten dargestellt.

4. BOberflächenqualität der Verkleidung

Die Qualität von Feinschneidteilen wird weitgehend durch die Schnittfläche bestimmt.

Diese Oberfläche wird von Faktoren wie der Art des Materials, seinen Eigenschaften und seiner metallurgischen Struktur, der Qualität der Matrize und der Schneidkante, der Verwendung von Schmiermitteln und der Einstellung der Presse beeinflusst.

Die Stanzfläche besteht aus vier verschiedenen Komponenten: glatte Oberfläche, Spaltfläche, eingesunkene Fehlerfläche und Gratfläche.

Die folgende Abbildung zeigt die drei Hauptmerkmale der Ausblendfläche und ihre Bedeutung.

In der Abbildung:

• S - Materialstärke.
• h - minimaler Oberflächenanteil in Prozent der Materialdicke S beim Bruch (%).
• l - minimaler Oberflächenanteil in Prozent der Materialdicke S mit Fischschuppenbruch (%).
• b - die maximal zulässige Fischschuppenbruchbreite, wobei die Summe von b nicht größer als 10% des betreffenden Profils ist.
• t - die zulässige Bruchtiefe beträgt 1,5% S.
• e - Grathöhe (mm).
• c - 30% der zusammengeklappten Eckbreite S (Maximum).
• d - 20% S (Maximum) für die Einsturztiefe (30% S für Zahnschäfte).
• E-Maximale Breite des Spaltbandes.

(1) Ausblendung Oberflächenrauhigkeit

Die Oberflächenbeschaffenheit der Stanzfläche variiert in verschiedenen Richtungen und an verschiedenen Stellen des Umfangs. In der Regel ist die Seite, die zusammengebrochen ist, glatter als die Gratseite. Die Rauheit der gestanzten Oberfläche wird durch den arithmetischen Mittelwert aR dargestellt, der typischerweise zwischen Ra = 0,2 und 3,6 liegt und in sechs Stufen unterteilt wird (siehe Tabelle 2).

Die Messrichtung ist senkrecht zur Stanzrichtung, und die Messstelle befindet sich in der Mitte der Stanzfläche (wie in Abbildung 6a dargestellt). Die Beziehung zwischen der Rauheit der Stanzfläche und der Zugfestigkeit des Materials ist in Abbildung 6b dargestellt.

Tabelle 2 Ausblendung Oberflächenrauhigkeit

(2) Integritätsrate der Ausblendfläche

Es gibt fünf Stufen der Unversehrtheit auf der Stanzfläche von Feinschneidteilen.

(3) Spaltgrad der Stanzfläche

Es gibt vier Stufen der Spaltung auf der Stanzfläche von Feinschneideteilen.

(4) Methode und Bedeutung der Qualität der Stanzfläche

Die Darstellung und Bedeutung der Qualitätsmerkmale der Stanzfläche sind in der folgenden Abbildung dargestellt.

Zum Beispiel,

• die Rauheit der blanken Oberfläche beträgt Ra = 2,4 μm;
• das Ziel ist h = 90%S;
• l = 75%S;
• die Tränennote ist 2.

04 Zusammenbruch von Präzisionsstanzteilen

Der Einfallwinkel bezieht sich auf die unregelmäßige plastische Verformung der konvexen Kurve am Übergang zwischen der glatten Oberfläche, der inneren und der äußeren Konturebene der Feinstanzteile (siehe Abbildung 8).

Die Größe des Einsturzes wird von verschiedenen Faktoren wie der Materialstärke beeinflusst, Materialeigenschaften, Teileform, Gegendruck und Zahnkranzhöhe. Eine Berechnungsmethode für den Einfallwinkel kann anhand der nachstehenden Abbildung ausgewählt werden.

Im Allgemeinen gilt: tE≈(5～10)S, bE≈(5～10)tE.

Berechnen Sie den Wert des Kollapswinkels tE und bE

05 Grate an präzisionsgestanzten Teilen

Grate sind unregelmäßige Erhebungen an der Kante der Stanzfläche von Feinstanzteilen. Die Größe der Grate hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. von der Art des Materials, dem Freiraum, dem Zustand der Schneidkante der Matrize, der Tiefe der Matrize im Material und der Anzahl der Stanzzyklen.

Der beim Feinschneiden entstehende Grat ist kein Ergebnis des Schneidens, sondern ein Fließpressgrat. Die Größe des Grats wird nicht nur durch seine Höhe, sondern auch durch die Dicke seiner Wurzel bestimmt.

Nach der Norm VDI3345 entsteht bei einer scharfen Stanzkante nur ein dünner Grat mit einer Größe von 0,01 bis 0,08 mm. Wird die Stanzkante hingegen stumpf, entsteht ein dickerer Grat mit einer Größe von 0,1 bis 0,3 mm (wie in der Abbildung unten dargestellt).

 06 Toleranzen bei den Abmessungen

Das Feinschneiden ist ein Fließscherenverfahren, bei dem die Stanzwerkzeug führt zu einer starken Verformung der Metallgewebekristalle, was zu einer Trennung führt. Die Art des Feinschneidmaterials wirkt sich auf die Oberflächenqualität, die Maßgenauigkeit und die Werkzeugstandzeit der Feinschneidteile aus.

Die Grundvoraussetzungen dafür sind:

1. Es muss eine gute Formbarkeit und ein hohes Denaturierungsvermögen aufweisen.

Dies ermöglicht in erster Linie, dass der Materialfluss in der Scherzone bis zum Ende der Scherung anhält, ohne zu reißen.

Die besten Ergebnisse des Feinschneidens werden mit Stählen mit einer Zugfestigkeit δb ≤ 650 N/mm erzielt.² und eine Kohlenstoffgehalt von 0,35%.

[1] Feinschneidverhalten des Materials

• -Zugfestigkeit
• -Ertragsgrenzen
• -Erweiterungsrate
• -Härte

-Verformungsgrad der Aufkohlungskörper und Karbide (Sphäronisierung)

[2] Verformbarkeit von Materialien

• -Grenzwert für niedrige Erträge
• -geringe Zugfestigkeit
• -Hohe Bruchdehnung
• -Hohe Schrumpfung der Oberfläche

Feinschneidstoffe mit höheren Werten für Bruchdehnung und Endschrumpfung weisen bessere Verformungseigenschaften auf. Eine niedrige Streckgrenze zeigt an, dass das Material bei niedrigem Druck zu fließen beginnt. Der entsprechende Festigkeitsbereich für Feinschneidstoffe ist in der folgenden Abbildung dargestellt, wobei der Kohlenstoffgehalt als äquivalenter Kohlenstoffgehalt angegeben ist.

2. Sie muss eine gute Organisationsstruktur haben.

Feinschneidmaterialien stellen hohe Anforderungen an ihr metallurgisches Gefüge. Die Qualität des Feinschneidens kann durch das metallurgische Gefüge erheblich beeinflusst werden, selbst wenn der verwendete Werkstoff zwar der gleiche ist, aber anders behandelt wird.

Für Kohlenstoffstahl und legierter Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 0,35% spielen die Form und die Verteilung des Zementits (Fe3C) eine entscheidende Rolle für die Oberflächenbeschaffenheit beim Scheren.

Die gleichmäßig feinkörnig verteilten Karbide nach der Sphäroidisierung und die Spanperlitstruktur führen zu einer guten, glatten Schnittfläche.

Die nachstehende Abbildung zeigt, wie die unterschiedlichen metallografischen Strukturen von Kohlenstoffstahl mit 0,45%-Kohlenstoff zu einer unterschiedlichen Scherflächenqualität führen. Links ist die unbehandelte Vorferrit-Perlglanzstruktur zu sehen, rechts der sphärolithische aufgekohlte Körper nach der Sphäroidisierung.

3. Kaltverfestigung während des Feinschneidens

Das Feinschneiden ist ein komplexer Prozess, der das Strangpressen und Scheren von Werkstoffen umfasst. Das Material wird in der Scherzone stark kalt verformt, was zu einer höheren Härte in der Kaltverfestigungszone im Vergleich zur Härte der Grundmasse führt.

Um den Prozess des Feinschneidens zu verstehen, ist es entscheidend, die Gesetze der Kaltverfestigung zu kennen und die Größe, Form und Tiefe der Kaltverfestigung sowie ihre tatsächlichen Auswirkungen auf die fertigen Feinschneidteile zu bestimmen.

Abb. 12 zeigt die Kaltverfestigung von Werkstoffen während des Grob- und Feinschneidens.

07 Auswahl der Feinschneidmaterialien

1. Grundsatz der Auswahl

Es ist wichtig, die funktionalen Anforderungen an Feinschneidteile zu erfüllen und gleichzeitig die Kosteneffizienz zu berücksichtigen. Dabei sind Faktoren wie Materialart und -verfügbarkeit, Maßtoleranzen, Oberflächenqualität und der Schwierigkeitsgrad beim präzisen Stanzen zu berücksichtigen.

2. Materialvielfalt

Zu den Eisenmetallen gehören: weicher Stahl (C≤0,13%); unlegierter Stahl (0,12-1,0%C); legierter Stahl (0,15-0,20%C); rostfreier Stahl (C≤0,15%); Feinkornstahl (0,10-0,22%C).

Zu den Nichteisenmetallen gehören: Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium und Aluminiumlegierungen.

Weiterführende Lektüre: Eisenhaltige Metalle vs. Nichteisenmetalle

3. Stand der Versorgung

Für Stahlanforderungen:

1. Lieferformen: warmgewalzte Bänder, kaltgewalzte Bänder, Flachstangen, aber in verschiedenen Zuständen, geglüht, weichgeglüht, sphäroidisch geglüht, usw.
2. Größe: Sie wird durch die Konstruktion der Matrize bestimmt.
3. Dickentoleranz: Sie sollte mit den Teilen übereinstimmen.
4. Oberflächenqualität: Verschiedene Walzverfahren sorgen für eine unterschiedliche Oberflächenqualität, z. B. Beizen oder Sandstrahlen, Beizen, kaltgewalzt, usw..
5. Metallografische Organisation: Je nach den Anforderungen der Produktteile wird sie in drei Stufen unterteilt:

FSG I: Maximale Zugfestigkeit, ohne die Anforderung an die metallurgische Organisation.

FSG II: nach Glühen Behandlung, Material C>0.15%, mit etwa 80-90% kugelförmigen Aufkohlungskörpern.

FSGIII: Erweicht und geglüht, Material C>0.15%, mit ca. 100% kugelförmigem Aufkohlungskörper.

Für Nichteisenmetalle wie Kupfer, Aluminium und ihre Legierungen gelten bestimmte Anforderungen an die chemische Zusammensetzung und den Walzzustand.

4. Bewertung der Feinausblendung

Die Bewertung der Feinschneidmaterialien und ihre Auswahl sind in Tabelle 5 dargestellt.

Anmerkungen:

1. Sehr gut geeignetes Feinschneidmaterial mit einer sehr feinen Schneidoberfläche und langer Standzeit.
2. Gut geeignetes Feinstanzmaterial mit glatter Stanzoberfläche und normaler Standzeit.
3. Ziemlich gut - kaum feines Stanzmaterial, bei Verwendung für Teile mit komplizierten Formen ist die Stanzfläche gerissen und die Lebensdauer der Matrize ist kurz.