Metaalstempelen is belangrijk in de productie. Het transformeert plaat- of bandmetaal in vormen en structuren door druk uit te oefenen. Deze techniek produceert complexe onderdelen met hoge precisie. Het is essentieel in sectoren zoals de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart, elektronica en consumptiegoederen.
Yonglihao Machinery is gespecialiseerd in metaalstansdienstenWij leveren hoogwaardige, nauwkeurige gestanste onderdelen om te voldoen aan de uiteenlopende behoeften van onze klanten. Onze expertise, gecombineerd met geavanceerde technologie, garandeert optimale prestaties en duurzaamheid voor diverse toepassingen.
Op de volgende pagina's gaan we dieper in op metaalstempelontwerp Basisprincipes. We onderzoeken methoden voor het maken van sterke en licht gestanste onderdelen. We bespreken ook toleranties en oppervlakteafwerkingen. En we geven inzicht in het ontwerpen van complexe gestanste onderdelen.
Wat is metaalstansen?
Stansen is in het algemeen het proces van het vervaardigen van metalen onderdelen, producten en prototypes. Naarmate de maatschappij groeit, neemt ook de vraag naar metalen onderdelen in diverse industrieën toe. Hierdoor moesten productiemethoden sneller en efficiënter worden om aan de vraag te voldoen. In dit geval is metaalstansen een uitstekende manier geworden om vlakke metalen onderdelen te verwerken tot gestandaardiseerde onderdelen.
Hoe werkt metaalstansen?
Stansen kan ook wel persen worden genoemd. Het is meestal een proces waarbij een plat stuk metaal in een pers wordt geplaatst om een specifieke vorm te stansen. Bij stansen is de pers de krachtbron. Wanneer het plaatmateriaal tussen mallen wordt geperst, ontstaat een specifiek onderdeel.
Voor professionals wordt CAD/CAM-technologie gebruikt om het gereedschap te ontwerpen voordat het metaal wordt geproduceerd. Het belangrijkste is dat deze ontwerpen nauwkeurig moeten zijn. Het is ook belangrijk om te onthouden dat hetzelfde 3D-model van een gereedschap honderden verschillende onderdelen kan bevatten. Hierdoor kunnen sommige onderdelen van het planningsproces lang duren.
Soorten metaalstempelen
Er zijn vier hoofdtypen soorten metaalstempelprocessen:
Progressief stansen
Dit stansproces bestaat meestal uit meerdere stations, elk met een andere functie. Het metaal passeert eerst de pers voordat het door de matrijs gaat. In deze fase voert elk station zijn eigen snij-, pons- of buigbewerking uit.
Omdat het werk van elk station gebaseerd is op het werk van het vorige station, moet het metaal door alle stations heen om een compleet onderdeel te vormen. Bovendien is dit metaalstansproces ideaal voor de productie van metalen onderdelen met complexe geometrische eisen. Het kan fabrikanten helpen om productiekosten verlagen en de doorlooptijd verkorten.
Dieptrekken Stampen
Bij dieptrekken wordt een plaat metaal met een pons in de pers getrokken. Op deze manier wordt de plaat naar de wensen van de fabrikant gevormd. De naam van deze methode is afgeleid van het feit dat de diepte van de gestanste plaat groter is dan de breedte.
Dieptrekken en stansen is effectiever en goedkoper dan draaien, waarvoor meer grondstof nodig is. Dieptrekken en stansen wordt veel gebruikt bij de productie van elektronische relais, kookgerei en keukengerei, vliegtuigonderdelen en auto-onderdelen.
Vier-slide stempelen
Stansen met vier sleden heeft veel voordelen ten opzichte van het conventionele stansproces. Omdat er vier sleden zijn, kunnen er vier verschillende gereedschappen tegelijk worden gebruikt voor het buigen. Wanneer het materiaal in de vier sleden wordt geplaatst, buigt elke as het materiaal.
Dit wordt beschouwd als de ideale stempelmethode. Dit komt omdat het zeer goed werkt en in veel situaties toepasbaar is. Als het proces correct wordt uitgevoerd, kunnen er veel complexe objecten mee worden geproduceerd. Het is ook een zeer flexibele optie voor metalen onderdelen die regelmatig ontwerpwijzigingen vereisen.
Korte oplage stempelen
Deze methode is perfect voor bedrijven die de kosten van de benodigde gereedschappen vanaf het begin willen minimaliseren. Kleine projecten of prototypes kunnen eenvoudig worden gemaakt met dit metaalstansproces. Fabrikanten beginnen met het maken van plaatmateriaal. Vervolgens stansen, buigen of boren ze de metalen onderdelen met behulp van een mix van gereedschapscomponenten en matrijzen.
Door de kleinere productieomvang en de mogelijkheid om de vormbewerking aan te passen, zijn de kosten per eenheid van dit stansproces aanzienlijk hoger. De lage kosten van de mallen compenseren dit echter. Dit proces is daarom zeer kosteneffectief voor projecten die snel afgerond moeten worden.
Basisprincipes van metaalstansontwerp
Bij het ontwerpen van metaalstansen is de keuze van het juiste materiaal cruciaal. Hoogwaardige materialen alleen zijn echter niet voldoende om de kwaliteit en prestaties van het eindproduct te garanderen. Een goed matrijsontwerp en een correcte bewerking zijn hiervoor een vereiste. Dit resulteert in een hoogwaardig onderdeel dat aan de eisen voldoet.
Materiaalkeuze
Bij het ontwerpen van metaalstansen is de keuze van het juiste materiaal cruciaal. Veelgebruikte materialen zijn staal, aluminium, En messing. Staal Heeft een hoge sterkte en een goede duurzaamheid voor onderdelen die een hoge sterkte en slijtvastheid vereisen. Staal is echter minder ductiel en moeilijker te bewerken. Aluminium is licht en ductiel. Dit maakt het geschikt voor lichtgewicht onderdelen. De sterkte is echter laag en moet worden gelegeerd om deze te verbeteren. Messing heeft een uitstekende elektrische geleidbaarheid en corrosiebestendigheid. Het is geschikt voor elektrische componenten en decoratieve objecten.
Gereedschapsontwerp
Efficiënt matrijsontwerp is cruciaal voor het succes van metaalstansen. Bij het ontwerp van de matrijs moet rekening worden gehouden met factoren zoals de grootte van de opening, de randafstand en de buigradius. De diameter van het gat moet minimaal 1,2 keer de dikte van het materiaal zijn om vervorming of breuk van het materiaal te voorkomen. Kleine randafstanden kunnen ervoor zorgen dat het materiaal scheurt tijdens het stansen. De buigradius moet minimaal twee keer de materiaaldikte zijn. Bij het ontwerp van de buigradius moet rekening worden gehouden met de dikte en ductiliteit van het materiaal. Over het algemeen wordt aanbevolen dat de buigradius minimaal twee keer de materiaaldikte is. Een nauwkeurig matrijsontwerp voorkomt vervorming en garandeert consistente en hoogwaardige onderdelen.
Algemene processen
Metaalstansprocessen Onder andere stansen, buigen, piercen en vormen. Elk proces heeft een aanzienlijke impact op de uiteindelijke vorm en prestaties van het onderdeel, dus het is belangrijk om onderscheid tussen deze processen te maken.
- Piercing: Piercing wordt ook wel stampen genoemd. Het is een proces waarbij gaten in een plaat of stuk metaal worden geponst om te snijden met behulp van een pons en een matrijs. Bij dit proces wordt het onbruikbare deel van het metalen voorwerp afgesneden en tot schroot verwerkt.
- Blanking:Blanken is ook een productieproces waarbij onderdelen worden gemaakt door gaten in een plaat of strook metaal te ponsen en deze vervolgens uit te ponsen. In tegenstelling tot piercen wordt het uitgeponste deel echter gebruikt als nieuw stuk metaal.
- BuigenBij het buigen van metaal verandert alleen de vorm van het metaal. Bovendien blijven de lengte en breedte van het plaatmateriaal voor en na het buigen hetzelfde.
- Vormen: Tijdens het vormproces wordt het metaal meerdere keren gebogen om complexe vormen te vormen. Dit is een kosteneffectieve methode om metalen onderdelen te vervaardigen zonder de dikte van het materiaal te veranderen.
Het ontwerpen van hoogwaardige en lichtgewicht gestanste onderdelen
Materiaaloptimalisatie
Materiaaloptimalisatie is cruciaal bij het ontwerpen van hoogwaardige en lichtgewicht gestanste onderdelen. Sterke staalsoorten en legeringen zijn hierbij essentieel. Ze zijn met name belangrijk voor auto's en vliegtuigen. Deze materialen bieden niet alleen uitstekende sterkte en duurzaamheid, maar kunnen ook het gewicht van onderdelen aanzienlijk verlagen. Hoogsterktestaal is een staalsoort. Deze omvat ultrahogesterktestaalsoorten (UHSS) en tweefasige staalsoorten (DP-staal). Ze hebben een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding. Dit maakt ze ideaal voor auto-onderdelen. Aluminiumlegeringen en titaniumlegeringen worden veel gebruikt in de productie van onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart vanwege hun lichte gewicht en hoge sterkte.
Structureel ontwerp
Het kiezen van het juiste materiaal is belangrijk. Maar het optimaliseren van de vorm van het onderdeel is net zo belangrijk. Dit is essentieel voor een sterk en licht ontwerp. Hieronder staan een paar veelgebruikte structurele ontwerptechnieken:
- Ribontwerp: Het toevoegen van ribben aan het interieur van een onderdeel kan de sterkte en stijfheid aanzienlijk verhogen. Dit zonder veel gewicht toe te voegen. Het ontwerp met ribben wordt veel gebruikt in auto's en vliegtuigen. Het wordt gebruikt in onderdelen zoals deurinterieurs en vleugelconstructies. Deze onderdelen hebben de sterkte en ondersteuning nodig die ribben bieden.
- Strategische uitdunning: Door dunner te maken op plekken met lage spanning, kan het gewicht van een onderdeel worden verlaagd met behoud van de benodigde sterkte. Autochassis- en frameonderdelen maken bijvoorbeeld gebruik van deze techniek. Ze gebruiken het om het materiaalgebruik te verminderen en het gewicht te verlagen.
- Holle constructie: Het gebruik van holle constructies kan het gewicht verder verlagen met behoud van een hoge sterkte. Zo verlagen holle assen en balken niet alleen het voertuiggewicht, maar verbeteren ze ook het brandstofverbruik en de wegligging.
- Geoptimaliseerde geometrieën: CAD en FEA kunnen de vorm van onderdelen optimaliseren. Ze verdelen spanning en verminderen het risico op vermoeiing en breuk. Deze technieken zijn essentieel in de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie. Ze garanderen de veiligheid en betrouwbaarheid van onderdelen onder extreme omstandigheden.
Toleranties en oppervlaktebehandelingen
Tolerantie ontwerp
Bij het metaalstansen is een nauwkeurig tolerantieontwerp cruciaal om de pasvorm en functionaliteit van onderdelen te garanderen. Tolerantie is het toegestane bereik van maatvariatie. Het beïnvloedt hoe onderdelen in elkaar passen. Veelvoorkomende tolerantienormen zijn onder andere ISO 2768 en DIN 16901, die tolerantiebereiken en toepassingsomstandigheden voor verschillende afmetingen bevatten. Een nauwkeurige tolerantiecontrole kan worden bereikt door een goed matrijsontwerp en materiaalkeuze. Zeer nauwkeurige CNC-machines verminderen afwijkingen. Deze worden gebruikt voor het bewerken van matrijzen. Hoogwaardige, gelijkmatige materialen dragen hier ook aan bij. Ze kunnen afwijkingen aanzienlijk verminderen. Dit garandeert consistente, hoogwaardige onderdelen.
Oppervlaktebehandelingen
Oppervlaktebehandelingen spelen een belangrijke rol bij het verbeteren van de corrosie- en slijtvastheid en de esthetiek van gestanste metalen onderdelen. Hieronder volgen enkele veelvoorkomende oppervlaktebehandelingen:
- Galvaniseren: Het aanbrengen van een dunne laag metaal, zoals nikkel, chroom of zink, op een metalen oppervlak kan de corrosie- en slijtagebestendigheid van een onderdeel aanzienlijk verbeteren. Gegalvaniseerd staal wordt vaak gebruikt in carrosserieën van auto's om roestvorming te voorkomen.
- Anodiseren: Het wordt voornamelijk gebruikt op aluminium en aluminiumlegeringen. Het proces vormt een oxidelaagje op het metaaloppervlak. Dit laagje verhoogt de hardheid en corrosiebestendigheid. Het oppervlak van geanodiseerde aluminiumproducten kan ook worden geverfd om het uiterlijk te verbeteren. Dit is gebruikelijk bij elektronische behuizingen.
- Poedercoating: Poedercoatings worden door middel van elektrostatisch spuiten op metalen oppervlakken aangebracht en vervolgens door hitte uitgehard tot een harde beschermlaag. Poedercoating is zeer corrosiebestendig en slijtvast. Het bevat geen schadelijke vluchtige organische stoffen, waardoor het milieuvriendelijk is. Het is een veelgebruikte oppervlaktebehandeling voor apparaten en meubels.
Het ontwerpen van complexe gevormde gestanste onderdelen
Complexe vormen
Het maken van complexe, gestanste onderdelen, zoals dieptrekken en rondingen, brengt veel uitdagingen met zich mee. Dieptrekken vereist het omzetten van vlak metaal in driedimensionale vormen met diepte. Dit proces kan het metaal verdunnen en breken. Om deze problemen op te lossen, adviseert Yonglihao Machinery om speciale aandacht te besteden aan de materiaalkeuze en het ontwerp van gereedschappen. Het gebruik van materialen met een hoge ductiliteit en goede vervormbaarheid, zoals aluminium en sommige soorten hoogsterktestaal, kan het risico op scheurvorming verminderen. Ook moet bij het ontwerp van de matrijs rekening worden gehouden met progressieve vervorming. Dit vermindert de vervorming bij elke stap en voorkomt spanningsconcentraties en scheurvorming.
Voor complexe bochten zijn nauwkeurige gereedschaps- en persbesturing cruciaal. Het ontwerpen van complexe bochten vereist zeer nauwkeurige mallen en geavanceerde stansapparatuur om nauwkeurige en consistente bochten te garanderen. CAD- en CAM-technologieën helpen hierbij. Ze optimaliseren het matrijsontwerp en de bewerking om de productnauwkeurigheid en -kwaliteit te verbeteren.
Geavanceerde technieken
Geavanceerd matrijzenstempelen en transfermatrijzenstempelen zijn gangbare technieken om te voldoen aan de eisen van complexe geometrieën en hoge productievolumes.
- Progressief stansen: Deze techniek maakt gebruik van een reeks matrijzen die elk een andere stansbewerking uitvoeren. Complexe vormen en uiterst nauwkeurige onderdelen kunnen worden gerealiseerd via het meerstappenproces. Progressive Die Stamping is geschikt voor productie in grote volumes. Het produceert snel veel consistente onderdelen, wat de productiviteit verhoogt.
- Transfer Die Stamping: Bij dit proces wordt een strook materiaal door meerdere matrijzen gevoerd. Elke matrijs voert een andere stansbewerking op het materiaal uit. In tegenstelling tot progressief stansen wordt elke stap van het stansen met transfermatrijzen op een andere locatie uitgevoerd, waardoor zeer complexe onderdelen kunnen worden verwerkt. Stansen met transfermatrijzen is met name geschikt voor de productie van onderdelen die een hoge precisie en complexe vormen vereisen, zoals auto- en lucht- en ruimtevaartcomponenten.
Conclusie
Bij het ontwerpen van metaalstansen is de keuze van de juiste materialen essentieel. U moet ook nauwkeurige mallen ontwerpen en goede oppervlaktebehandelingen kiezen. Deze stappen zijn essentieel voor het maken van hoogwaardige, duurzame onderdelen. Staal, aluminium en messing hebben elk unieke voordelen en uitdagingen. Deze factoren beïnvloeden de prestaties van het eindproduct. Nauwkeurig tolerantieontwerp is cruciaal. Dat geldt ook voor geavanceerde technieken zoals progressief en transferstansen. Deze zijn nodig om complexe vormen te maken en de productconsistentie te behouden.
Door deze richtlijnen te volgen, kunnen fabrikanten ervoor zorgen dat hun gestanste onderdelen aan de hoogste normen voldoen. Voor deskundige metaalstansdiensten kunt u contact opnemen met: contact Yonglihao MachineryOnze expertise garandeert optimale oplossingen voor uw productiebehoeften.
Veelgestelde vragen
Welke materialen worden het meest gebruikt bij metaalstempelen en wat zijn hun voor- en nadelen?
Staal is sterk en kosteneffectief, maar zwaar en roestgevoelig. Aluminium is licht en corrosiebestendig, maar minder sterk en duurder. Messing biedt een goede corrosiebestendigheid en esthetiek, maar is duurder en zwakker dan staal en aluminium.
Hoe kiest u de juiste oppervlaktebehandeling voor gestanste onderdelen?
Kies oppervlaktebehandelingen op basis van blootstelling aan de omgeving, duurzaamheid en esthetiek. Galvaniseren verbetert de corrosie- en slijtvastheid. Anodiseren is het meest geschikt voor aluminium en zorgt voor corrosiebestendigheid en kleur. Poedercoaten zorgt voor een duurzame, esthetische afwerking die geschikt is voor diverse toepassingen.
Wat zijn enkele milieuvriendelijke praktijken bij het ontwerpen van metaalstempels?
Gebruik recyclebare materialen zoals aluminium en staal, optimaliseer ontwerpen om afval te minimaliseren en pas milieuvriendelijke oppervlaktebehandelingen toe, zoals coatings op waterbasis of coatings met een lage VOS-uitstoot, om de impact op het milieu te beperken.