Risse während des Stanzens entstehen, wenn die lokale Spannung im Material die Festigkeitsgrenze (Streckgrenze) überschreitet. Dies führt zu einem Bruch oder einer Trennung des Materials.
Hauptursachen
1. Probleme mit dem Stanzmaterial
- Unzureichende Materialeigenschaften: Die Zugfestigkeit oder Dehnbarkeit des Materials ist nicht ausreichend oder es weist innere Defekte wie Einschlüsse, Poren oder Schichtungen (z. B. bei kaltgewalztem Stahlblech) auf.
- Ungleichmäßige Materialstärke: Lokale dünnere Stellen des Materials werden beim Ziehen zuerst überdehnt und reißen.
2. Werkzeug und Prozessparameter
- Zu kleine Radien bei Matrize und Stempel: Ein zu kleiner Radius des Ziehstempels oder der Ziehmatrize (R<3× Materialstärke) führt zu einer Konzentration der Biegespannung.
- Zu geringer Schnittspalt: Ein zu kleiner Spalt zwischen Stempel und Matrize (geringer als die minimale Materialstärke) erhöht die Reibung und den Widerstand.
- Zu hohe Niederhalterkraft: Die Niederhalterkraft übersteigt die Fließgrenze des Materials, sodass das Blech nicht in die Ziehmatrize nachfließen kann. Dies führt zu übermäßiger Ausdünnung und Rissbildung.
- Schlechte Schmierung: Eine fehlende oder unzureichende Schmierung sowie Verunreinigungen im Schmiermittel erhöhen den Widerstand gegen den Materialfluss, was zu Kratzern und Rissen führen kann.
3. Design und Bedienung
- Schwierige Produktgeometrie: Plötzliche Formänderungen (wie scharfe Kanten, tiefe Sicken) oder eine zu große Ziehtiefe, die die Umformbarkeitsgrenze des Materials überschreiten.
- Ungenauer Materialeinzug: Fehler bei der Positionierung (z. B. seitlicher Versatz) führen zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung und lokaler Überdehnung, die die Umformbarkeitsgrenze überschreitet.
Lösungen
1. Materialoptimierung
- Verwendung von hochdehnfähigen Materialien: Wählen Sie Materialien mit hoher Dehnbarkeit (z. B. Aluminiumlegierung 5052, kaltgewalzter Stahl SPCC). Zu harte Materialien können durch Glühen weicher gemacht werden, um Kaltverfestigung zu beseitigen.
- Verbesserte Wareneingangskontrolle: Überprüfen Sie das angelieferte Material und sortieren Sie Rohlinge mit einer Dickenabweichung von >±5 % oder mit Oberflächenrissen oder Einschlüssen aus.
2. Werkzeug- und Prozessanpassungen
- Vergrößerung der Radien: Passen Sie den Radius des Ziehstempels und der Ziehmatrize auf (5−8)× Materialstärke an, um Spannungskonzentrationen zu reduzieren. Bei Bördelarbeiten sollte der Radius der Matrize ≥2× Materialstärke betragen.
- Optimierung der Niederhalterkraft: Reduzieren Sie die Niederhalterkraft schrittweise durch Testläufe, bis keine Falten mehr auftreten und das Material nicht reißt. Eine gestufte Niederhalterung kann zur lokalen Druckanpassung verwendet werden.
- Verbesserte Schmierung: Verwenden Sie spezielles Stanzöl (z. B. eine Hochdruck-Emulsion) und stellen Sie sicher, dass die Werkzeugkavität und die Niederhalterflächen gleichmäßig beschichtet sind, um die Reibung zu minimieren.
3. Design- und Fertigungsverbesserungen
- Vereinfachung komplexer Geometrien: Ersetzen Sie scharfe Kanten durch gerundete Übergänge. Teilen Sie tiefe Ziehvorgänge in mehrere Stufen auf (z. B. „Vorziehen + Nachformen“).
- Erhöhung der Einzugsgenauigkeit: Verwenden Sie elastische oder geführte Positionierstifte, um eine Einzugsgenauigkeit von ±0,1 mm oder besser zu gewährleisten und einen seitlichen Versatz zu vermeiden.
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