Blanking: De ultieme gids

Het verschil tussen gewone blanking en fijne blankingproces

Vergelijking van snijvlakken van gewone stansonderdelen en fijnstansonderdelen

Tijdens het ponsproces wordt de ringvormige persplaat gebruikt om kracht uit te oefenen op het materiaal en het op de vrouwelijke matrijs te drukken, waardoor zijdelingse druk ontstaat op het binnenoppervlak van de V-vormige tand. Dit helpt scheuren in de afschuifzone en zijdelingse metaalstroom te voorkomen.

6mm dik FORD handrem ventilator deel (Handrem sector)

Terwijl de ponsmatrijzen in het materiaal worden gedrukt, wordt tegendruk van de uitwerper toegepast om het materiaal samen te drukken. Dit, samen met het gebruik van een kleine spleet en een holle matrijs met een afgeronde rand, elimineert spanningsconcentratie en plaatst het metaal in de afschuifzone onder drievoudige drukspanning, waardoor de trekspanning afneemt en de plasticiteit van het materiaal verbetert.

Deze benadering voorkomt het buigen, rekken en scheuren dat gewoonlijk optreedt bij gewoon voorvormen. In plaats daarvan wordt het materiaal in onderdelen voorgevormd door pure afschuiving langs de randvorm van de matrijs, wat resulteert in hoogwaardige, gladde en gelijkmatige afschuivingsoppervlakken.

6 mm dikke TESLA-zitdelen

Bij het fijnpersen zijn de perskracht, de steekspleet en de randradius van elkaar afhankelijk en essentieel. De invloed van deze factoren is onderling verbonden, en als de speling gelijkmatig is en de randradius geschikt, kan een gladde doorsnede worden geproduceerd met minimaal persmateriaal.

6 mm dik TOYOTA buizen samenstelling flens

Extreem hoge vlakheidseisen

Overzicht Fine Blanking

01 Wat is Fine Blanking

Fijnafwerking, ook bekend als precisiefrezen, is een geavanceerd proces voor het stansen van metaal dat is voortgekomen uit conventionele afwerktechnieken. Hoewel beide processen vallen onder de categorie plaatbewerkingen, maakt fijn stansen gebruik van specifieke parameters en gereedschapsconfiguraties die het onderscheiden van algemeen stansen. De resulterende onderdelen vertonen superieure kwaliteitskenmerken, zoals uitzonderlijk gladde snijvlakken, minimale braamvorming en nauwe maattoleranties.

Dit uiterst precieze proces maakt gebruik van een pers met drievoudige actie en speciaal ontworpen gereedschap, met functies zoals een vaste stans, een tegenstempel en een V-ring indringlichaam. De gecontroleerde materiaalstroom tijdens de bewerking maakt de productie mogelijk van complexe geometrieën met een bijna-netto vormnauwkeurigheid, waardoor vaak geen secundaire bewerkingen nodig zijn.

Wanneer het wordt geïntegreerd met complementaire koudvervormingsprocessen zoals buigen, dieptrekken, flensvormen, omspuiten en precisie-extruderen, dan heeft "fine blanking" een aanzienlijk potentieel om traditionele productiemethoden te vervangen. Het biedt een overtuigend alternatief voor conventioneel stansen, machinaal bewerken, smeden, gieten en poedermetallurgie in verschillende industrieën, waaronder de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, elektronica en precisiemachines. Deze vervanging wordt gedreven door de technische voordelen van "fine blanking", zoals beter materiaalgebruik, verbeterde functionaliteit van onderdelen en kortere productiecyclustijden, in combinatie met de economische voordelen, zoals lagere totale productiekosten en hogere productiviteit.

Het vermogen van "fine blanking" om in één enkele bewerking componenten met ingewikkelde kenmerken, nauwe toleranties en een uitstekende oppervlakteafwerking te produceren, maakt het bijzonder waardevol voor de productie van kritische onderdelen zoals tandwielen, kettingwielen, vergrendelingscomponenten en complexe beugels. Omdat de industrie steeds preciezer en efficiënter wil werken, speelt het fijnslijpen een steeds belangrijkere rol in moderne fabricageprocessen.

02 Fijnblanking Indeling

De verschillende methoden voor fijn blanking worden als volgt gecategoriseerd op basis van hun technologische methoden:

03 Fijnblanking Werkingsprincipe

1. Verschil tussen blanking en fijne blanking

De blanking waar we het vaak over hebben is niet blanking in algemene zin (zoals trimmen, finish blanking en high-speed blanking, etc.), maar blanking met een sterke drukplaat (zie onderstaande afbeelding).

• P_R–tandwielring kracht
• P_S–ponskracht
• P_G-rugdruk

Het basisprincipe van blancheren is het gebruik van een speciale (drieweg) pers om plastische en afschuifvervorming van het materiaal te produceren met behulp van een speciaal gestructureerde matrijs om hoogwaardige blancherende onderdelen te verkrijgen.

2. Fijne blanking proceseigenschappen

De volgende tabel toont de kenmerken van de twee verschillende procesmethoden: algemene blanking en fijne blanking.

3. Werkingsprincipe van de matrijs

De fijne blankingmachine is speciale apparatuur voor het realiseren van het fijne blankingproces.

Zoals de onderstaande figuur laat zien, zijn er drie soorten krachten (P_S, P_R, P_G) die op de matrijs werkt tijdens het fijnblankeren.

Voor het begin van het ponsen door de ringkracht P_Rdoor de afschuiflijn buiten de geleideplaat (6), zodat de V-vormige tandwielring (8) in het materiaal geperst en op de matrijs gedrukt, waardoor zijdelingse druk wordt gegenereerd op het binnenoppervlak van de V-vormige tandwielring om te voorkomen dat het materiaal in de schuifzone scheurt en dat er metaal buiten de schuifzone stroomt.

Tegelijkertijd wordt de tegendruk P_G wordt geperst door de uitwerper (4) in de afschuiflijn, die het materiaal tegen de nokken drukt, en in geperste toestand, onder invloed van de ponskracht P_S.

Het metaal in de afschuifzone bevindt zich in een drievoudige drukspanningstoestand, waardoor de plasticiteit van het materiaal toeneemt.

Op dit punt volgt het materiaal de vorm van de matrijsrand en stanst het onderdeel in pure afschuifvorm.

Aan het einde van het ponsen is P_R en P_G druk wordt vrijgelaten, de matrijs wordt geopend en de onderdelen en het schroot worden uitgeworpen door de uitwerpkracht P_RA en de uitwerpkracht P_GA en worden uitgeblazen met perslucht.

• Punch
• Die
• Interne pons
• Uitwerper
• Uitwerpstang
• Geleideplaat
• Persplaat
• Ring
• Fijne blanking materialen
• Onderdelen voor fijne blanking
• Intern afval
• Ps-Blankingkracht
• PR-ring tandwielkracht
• PG-rugdruk
• PRA-Loskracht
• PGA-uitwerpingskracht
• SP-spleet

4. Fijn afwerkproces 

(a) De matrijs wordt geopend en het materiaal wordt toegevoerd;

(b) De matrijs wordt gesloten en het materiaal binnen en buiten de snijkant (blanking line) wordt samengedrukt door ringkracht en tegendruk;

(c) Het materiaal wordt blank gemaakt met de blankingkracht P_Sen de perskracht P_R en P_G worden effectief geperst in het hele proces;

(d) Aan het einde van de ramslag bevindt de stempel zich in de matrijs en wordt het boorafval naar de uitvalmatrijs gespoeld;

(e) De ringkracht P_R en tegendruk P_G worden verwijderd en de matrijs wordt geopend;

(f) In de stand waarin de kracht van de tandkrans wordt uitgeoefend, is het effect dat het boorafval wordt uitgeworpen en dat de uitvoerkracht P_RA van de stootronde;

(g) In de stand waarin de tegendruk wordt uitgeoefend, is op dit punt het effect: de topdruk P_GA van de dobbelsteen.

Materiaal begint toegevoerd te worden;

h) Losblazen of verwijderen van afvalmateriaal van fijnslijpdelen en binnengaten.

De materiaaltoevoer is voltooid.

• P_R-ringversnellingskracht
• P_G-achterwaartse druk
• Ps-blanking force
• P_RA-ontladingskracht
• P_GA-uitwerpkracht
• 1- Persplaat
• 2-Concaaf schimmel
• 3-Blanking (blanking) pons
• 4-uitwerper
• 5-Fijn blanking materiaal
• 6-Fijne blanking onderdelen
• 7-Binnenste gat schroot ponsen

Onderdelen voor fijne blanking

01 Technologie voor fijne blankingonderdelen

De technologie van fijne blanking is er vooral op gericht om aan de technische en functionele eisen van de onderdelen te voldoen en tegelijkertijd eenvoudig en kosteneffectief te zijn tijdens de serieproductie. De factoren die de technologie beïnvloeden zijn onder andere:

1. Ontwerp van de onderdelen.
2. Toleranties op afmetingen en positie van de onderdelen.
3. Eigenschappen en dikte van het materiaal.
4. Kwaliteit van het geperste oppervlak.
5. Matrijsontwerpkwaliteit van de productie en duurzaamheid.
6. Selectie van fijne blankingmachine, enz.

De technologie van de structuur van het onbewerkte werkstuk verwijst naar de elementen die de geometrie van het werkstuk vormen, met inbegrip van de bepaling van onder meer de minimale afrondingsstraal, de opening, de wanddikte, de ringbreedte, de groefbreedte en de ponsmodulus. Deze waarden zijn meestal kleiner voor onderdelen voor fijne verspaning dan voor onderdelen voor algemene verspaning, zoals bepaald door het principe van fijne verspaning. Goed ontworpen structurele parameters kunnen echter de productkwaliteit verbeteren en de productiekosten verlagen.

Opmerking: De figuur waarnaar in de oorspronkelijke tekst wordt verwezen, is niet opgenomen.

02 Moeilijkheidsgraad van fijne blankingonderdelen

Volgens de geometrie van het onderdeel en de structurele eenheden wordt het verdeeld in S₁, S₂ en S₃ in elk van de diagrammen.

• S₁-eenvoudig, geschikt voor fijne blankingmaterialen met schuifsterkte Ks=700N/mm²
• S₂-medium, geschikt voor fijne blankingmaterialen met schuifsterkte Ks=530N/mm²
• S₃-complex, dat geschikt is voor fijne blankingmaterialen met afschuifsterkte Ks=430N/mm²

In het bereik onder S₃Fijne blanking is niet geschikt, of er zijn speciale maatregelen nodig.

Bij gebruik van het bereik van S₃Voorwaarde is dat het ponselement gemaakt is van hogesnelheidsstaal en dat de treksterkte van het fijnstrijkmateriaal δb≤600 N/mm is.² (afschuifsterkte Ks≤430N/mm²).

Voorbeeld:

De schakelnok in afbeelding, het materiaal is Cr15 (sferoïdisatie), Ks=420N/mm²die de moeilijkheidsgraad bepaalt.

• gatdiameter d = 4,1 mm S₁
• schroot b = 3,5 mm S₃
• overbrengingsmodulus m = 2,25 mm S₂
• afrondingsstraal R_a= 0,75 mm S₁/S₂

De maximale moeilijkheid van dit onderdeel is ronde b, dus de totale moeilijkheid is S₃ en kan fijn worden geblend.

03 Technische vereisten voor fijne blanking

1. Maattoleranties

De maattoleranties van onbewerkte precisiedelen zijn afhankelijk van: de vorm van het onderdeel, de kwaliteit van het gereedschap, de materiaaldikte en -eigenschappen, smeermiddelen en persafstellingen, die kunnen worden geselecteerd uit tabel 1.

2. Tolerantie vlakheid

De vlakheid van een precisieponsonderdeel is de doorbuiging van het onderdeelvlak, die de waarde heeft:

f = h - s

Fijnbewerkte onderdelen hebben een goede vlakheid door de geperste toestand van het materiaal tijdens het fijnbewerkingsproces. De vlakheid kan variëren afhankelijk van de grootte, vorm, materiaaldikte en mechanische eigenschappen van de onderdelen.

Over het algemeen zijn dikkere delen rechter dan dunne delen, materialen met een lage sterkte zijn rechter dan materialen met een hoge sterkte en materialen met een hogere perskracht zijn rechter dan materialen met een lagere perskracht.

Het oppervlak van het materiaal aan de bolle kant van de matrijs is altijd hol, terwijl de holle kant van de matrijs altijd bol is.

Als het onderdeel echter moet worden gestanst, gerild, gekerfd, gebogen of geponst met een doorlopende matrijs, kan de vlakheid sterk schommelen door plaatselijke vervorming of verschillende ponsrichtingen op het onderdeel.

Toch is de vlakheid van precisiestansdelen altijd beter dan die van normaal gestanste delen. De figuur hieronder toont de algemene rechtheid gemeten op een afstand van 100 mm.

3. Ploodrechtheid Tolerantie

Het oppervlak van een fijn voorgespannen onderdeel en het basisoppervlak vormen een hoek met een bepaalde tolerantie, de zogenaamde niet loodrechtheid. Dit wordt beïnvloed door factoren zoals de dikte en eigenschappen van het materiaal, de toestand van de snijkant tijdens het ponsen, de stijfheid van de matrijs en de afstelling van de pers.

Als de materiaaldikte 1 mm is, is de afwijking van de loodlijn 0,0026 mm en als de materiaaldikte 10 mm is, is de braamzijde 0,052 mm groter dan de verzonken zijde. De relatie tussen de materiaaldikte en de niet loodrechtheid wordt hieronder weergegeven.

4. Blanking oppervlaktekwaliteit

De kwaliteit van fijne blankingonderdelen wordt grotendeels bepaald door het blankingoppervlak.

Dit oppervlak wordt beïnvloed door factoren zoals het type materiaal, de eigenschappen en metallurgische structuur ervan, de kwaliteit van de matrijs en de snijkant, het gebruik van smeermiddelen en de afstelling van de pers.

Het blanking oppervlak heeft vier verschillende componenten: glad oppervlak, splijtoppervlak, verzonken defect oppervlak en braamoppervlak.

De onderstaande figuur toont de drie belangrijkste kenmerken van het blanking oppervlak en hun betekenis.

In de figuur:

• S - materiaaldikte.
• h - minimale afwerkingsfractie als percentage van de materiaaldikte S bij breuk (%).
• l - minimale afwerkingsfractie als percentage van de materiaaldikte S met visschubbreuk (%).
• b - de maximaal toelaatbare breukbreedte van de visschub, waarbij de som van b niet groter is dan 10% van het relevante profiel.
• t - toegestane breukdiepte is 1,5% S.
• e - afbraamhoogte (mm).
• c - 30% van de ingestorte hoekbreedte S (maximaal).
• d - 20% S (maximum) voor de instortingsdiepte (30% S voor tandassen).
• E-Maximale breedte van het splijtlint.

(1) Blanking oppervlakteruwheid

De afwerking van het blanking oppervlak varieert in verschillende richtingen en posities rond de omtrek. Meestal is de kant die is ingestort gladder dan de kant met de braam. De ruwheid van het blanke oppervlak wordt weergegeven door de rekenkundig gemiddelde waarde aR, met een waarde die meestal varieert van Ra = 0,2 tot 3,6, die is onderverdeeld in zes klassen (zie tabel 2).

De meetrichting staat loodrecht op de ponsrichting en de meetlocatie is in het midden van het ruwmaakoppervlak (zoals getoond in Figuur 6a). De relatie tussen de ruwheid van het stansoppervlak en de treksterkte van het materiaal wordt geïllustreerd in Figuur 6b.

Tabel 2 Blanking oppervlakteruwheid

(2) Integriteitsgraad blanco-oppervlak

Er zijn vijf niveaus van intactheid op het blanking-oppervlak van fijnblankonderdelen.

(3) Splijtgraad van blanking oppervlak

Er zijn vier niveaus van splijten op het blanke oppervlak van onderdelen met fijne gaten.

(4) Methode en betekenis van de kwaliteit van het blanking oppervlak

De weergave en betekenis van de kwaliteitskenmerken van het ponsoppervlak worden weergegeven in de onderstaande figuur.

Bijvoorbeeld,

• de ruwheid van het blanke oppervlak is Ra = 2,4 μm;
• de afwerking is h = 90%S;
• l = 75%S;
• de scheurgraad is 2.

04 Ineenstorting van losse precisieonderdelen

De instortingshoek verwijst naar de onregelmatige plastische vervorming van de convexe curve op de kruising van het gladde oppervlak en het binnenste en buitenste contourvlak van de fijne ponsdelen (zoals te zien is in Figuur 8).

De grootte van de instorting wordt beïnvloed door verschillende factoren zoals de materiaaldikte, materiaaleigenschappende vorm van het onderdeel, de tegendruk en de hoogte van de tandring. Een berekeningsmethode voor de instortingshoek kan worden geselecteerd aan de hand van de onderstaande figuur.

Over het algemeen is tE≈(5～10)S, bE≈(5～10)tE.

Bereken de waarde van de instortingshoek tE en bE

05 Bramen op precisiedelen

Bramen zijn onregelmatige uitsteeksels op de rand van het stansoppervlak van fijn gestanste onderdelen. De grootte van de bramen is afhankelijk van verschillende factoren zoals het materiaaltype, de speling, de toestand van de snijkant van de matrijs, de diepte van de matrijs in het materiaal en het aantal blanking cycli.

De braam die ontstaat tijdens het fijnslijpen is niet het resultaat van snijden, maar eerder een extrusiebraam. De grootte van de braam wordt niet alleen bepaald door de hoogte, maar ook door de dikte van de wortel.

Volgens de VDI3345-norm wordt er bij een scherpe matrijsrand slechts een dunne braam geproduceerd met een grootte van 0,01 tot 0,08 mm. Aan de andere kant, als de matrijskant dof wordt, wordt een dikkere braam geproduceerd met een grootte van 0,1 tot 0,3 mm (zoals in de afbeelding hieronder).

 06 Maattoleranties

Fijn blanking is een flow-shear proces waarbij de afrondmatrijs creëert sterke vervorming van de metaalweefselkristallen, wat leidt tot ontmenging. Het type materiaal voor de fijne blanking heeft invloed op de oppervlaktekwaliteit, de maatnauwkeurigheid en de standtijd van de fijne blanking.

De basisvereisten hiervoor zijn:

1. Het moet goed kneedbaar zijn en een groot denaturerend vermogen hebben

Dit zorgt er voornamelijk voor dat de materiaalstroom in de afschuifzone kan doorgaan tot het einde van de afschuiving zonder te scheuren.

De beste resultaten van fijnafwerking worden verkregen met staalsoorten met een treksterkte δb ≤ 650 N/mm² en een koolstofgehalte van 0,35%.

[1] Fijne blanking prestaties van het materiaal

• -Treksterkte
• -Opbrengstbeperkingen
• -Uitbreidingspercentage
• -Hardheid

-Mate van vervorming van carboneerlichamen en carbiden (sferonisatie)

[2] Vervormbaarheid van materialen

• -Lage opbrengstlimiet
• -Lage treksterkte
• -Hoge breukrek
• -Hoge gezichtskrimp

Fijne blankingmaterialen met hogere waarden van breukrek en eindkrimp hebben betere vervormingseigenschappen. Een lage vloeigrens geeft aan dat het materiaal bij lage druk begint te vloeien. Het geschikte sterktebereik voor fijne blankingmaterialen wordt weergegeven in de volgende figuur, waarbij het koolstofgehalte wordt weergegeven als equivalent koolstofgehalte.

2. Het moet een goede organisatiestructuur hebben

Fijn blanking materiaal stelt hoge eisen aan de metallurgische structuur. De kwaliteit van fijn blanking kan aanzienlijk beïnvloed worden door de metallurgische structuur, zelfs als het gebruikte materiaal hetzelfde is maar anders behandeld.

Voor koolstofstaal en gelegeerd staal met een koolstofgehalte van meer dan 0,35% spelen de vorm en verdeling van cementiet (Fe3C) een cruciale rol in de oppervlakteafwerking van het afschuiven.

De carbiden na de sferoïdisatie, die gelijkmatig verdeeld zijn in een fijnkorrelige vorm, en de spaanparelietstructuur leiden tot een goed, glad snijoppervlak.

De figuur hieronder laat zien hoe de verschillende metallografische structuren van koolstofstaal met 0,45% koolstof resulteren in verschillende afschuifoppervlaktekwaliteit. Links de onbehandelde pre-ferriet parelstructuur en rechts het sferulitische gecarboneerde lichaam na sferoïdisatie.

3. Koudverharding tijdens fijnblanking

Blanking is een complex proces waarbij materialen worden geëxtrudeerd en afgeschoven. Het materiaal in de afschuifzone ondergaat een sterke koude vervorming, wat resulteert in een verhoogde hardheid in de koudverstevigingszone in vergelijking met de hardheid van de matrix.

Om het proces van het fijnharden te begrijpen, is het cruciaal om de wetten van het koudharden goed te begrijpen en de grootte, vorm en diepte van het koudharden te bepalen, evenals de werkelijke impact ervan op de afgewerkte fijngeharde onderdelen.

Fig. 12 toont de koude uitharding van materialen tijdens algemeen en fijn blank maken.

07 Selectie van materialen voor fijne blanking

1. Selectieprincipe

Het is belangrijk om te voldoen aan de functionele eisen van fijngeslepen onderdelen en tegelijkertijd rekening te houden met kosteneffectiviteit. Hierbij moet rekening worden gehouden met factoren zoals het type en de beschikbaarheid van het materiaal, de maattoleranties, de oppervlaktekwaliteit en de moeilijkheidsgraad om precies blank te maken.

2. Verschillende materialen

Ferrometalen zijn onder andere: zacht staal (C≤0,13%); ongelegeerd staal (0,12-1,0%C); gelegeerd staal (0,15-0,20%C); roestvrij staal (C≤0,15%); fijnkorrelig staal (0,10-0,22%C).

Non-ferrometalen zijn: koper en koperlegeringen; aluminium en aluminiumlegeringen.

Gerelateerde lectuur: Ferro- vs Non-ferrometalen

3. Toestand van levering

Voor staalvereisten:

1. Soorten levering: warmgewalste strips, koudgewalste strips, platte staven, maar in verschillende staten, het heeft gegloeid, verzacht gegloeid, sferoïdaal gegloeid, enz.
2. Grootte: deze wordt bepaald door het ontwerp van de matrijs.
3. Diktetolerantie: Deze moet overeenkomen met de onderdelen.
4. Oppervlaktekwaliteit: verschillende walsmethoden hebben verschillende oppervlaktekwaliteiten, zoals beitsen en zandstralen, inmakenkoudgewalst, enz.
5. Metallografische organisatie: volgens de vereisten van de productonderdelen, is het onderverdeeld in drie niveaus:

FSG I: Maximale treksterkte, zonder de eis voor de metallurgische organisatie.

FSG II: na gloeien behandeling, materiaal C>0.15%, met ongeveer 80-90% sferische carboneerlichamen.

FSGIII: Verzacht en gegloeid, materiaal C>0.15%, met ongeveer 100% sferisch carburerend lichaam.

Voor non-ferrometalen koper, aluminium en hun legeringen gelden eisen voor de chemische samenstelling en de roltoestand.

4. Evaluatie van fijne blanking

De evaluatie van fijne blankingmaterialen en hun selectie wordt getoond in Tabel 5.

Opmerkingen:

1. Zeer goed ideaal blankingmateriaal, met een hoge fijnheid van het blankingoppervlak en een lange levensduur van de matrijs.
2. Goed geschikt fijn blankingmateriaal, met de gladheid van het blankingoppervlak en het normale leven van de matrijs.
3. Vrij goed - nauwelijks fijn blankingmateriaal, bij gebruik voor onderdelen met ingewikkelde vormen is het blankingoppervlak gescheurd en is de levensduur van de matrijs kort.