TL;DR

Rynkning ved metalstansning skyldes primært trykspændinger i omsløbsretningen i flangeområdet, når blankdiameteren formindskes til kopdiameteren. Når materialet ikke kan komprimeres i sig selv, bukker det.

Den mest effektive forebyggelsesmetode er at anvende den korrekte Kraft fra blankholder (BHF) for at begrænse materialestrømmen uden at forårsage revner. For stål er et tryk på ca. 2,5 N/mm² standardudgangspunktet. Sekundære kontrolforanstaltninger omfatter brug af trækbukke til mekanisk at begrænse strømning i komplekse områder og sikre, at stansradier er optimeret (ikke for store) for at opretholde spænding. Operatører bør prioritere en balance mellem strømningsmodstand og materialets maksimale trækforhold (LDR).

Fysikken bag rynkning: Hvorfor metal bukker

For effektivt at forhindre rynkning, skal ingeniører først forstå mekanismen bag trykinstabilitet ved dybtrækning omdannes et fladt blank til en tredimensionel form. Når materialet bevæger sig fra kanten af blanket mod stempelhulrummet, formindskes omkredsen. Denne formindskelse tvinger materialet til at komprimeres tangentielt (hoopspænding). Hvis denne trykspænding overstiger materialets kritiske bukkegrænse, bølger eller folder metallet sig og danner rynker.

Dette fænomen styres af Grænse for trækforhold (LDR) —forholdet mellem blankdiameteren og stempeldiameteren. Når blanket er for stort i forhold til stemplet, bliver mængden af materiale, der 'samles' i flansen, uoverkommelig, hvilket fører til alvorlig tykkelse. Hvis afstanden mellem matricesiden og blankholderen ikke nøje kontrolleres for at tage højde for denne tykkelse (typisk kun tillades 10-20 % spillerum ud over nominel tykkelse), vil materialet bukke ind i det tomme rum.

Rynkning optræder i to primære former: Flangefolder (Første orden), som opstår i området under klemmepladen, og Vægfolder (Anden orden), som sker i det ubefæstede område mellem formradius og stansradius. At identificere, hvor folden opstår, er det første trin i fejlfinding: flangefolder tyder på utilstrækkeligt klemmekraft, mens vægfolder ofte peger på for store formradier eller dårlig materialepassning.

Primære løsning: Optimering af pladeholderkraft (BHF)

Den Holderplade (eller klemme) er den primære styrevariabel for at forhindre folder. Dens funktion er at anvende tilstrækkeligt tryk på flangen for at undertrykke bukling, samtidig med at materialet kan strømme ind i formen. Hvis trykket er for lavt, dannes der folder; hvis det er for højt, revner materialet, fordi det ikke kan strømme.

Ifølge branchestandarder varierer det krævede specifikke tryk betydeligt afhængigt af materialetypen. En praktisk tommelfingerregel for indledende opsætning er:

• Stål: ~2,5 N/mm²
• Kobber Alloys: 2,0 – 2,4 N/mm²
• Aluminiumslegeringer: 1,2 – 1,5 N/mm²

Ingeniører skal beregne den krævede kraft baseret på den projicerede areal af flansen under binderen. Det er anbefalelsesværdi at tilføje en sikkerhedsfaktor på ca. 30% til denne beregning i designfaserne, da det er lettere at reducere trykket på pressen end at generere mere kraft end designet tillader.

For komplekse dele er jævnligt tryk ofte utilstrækkeligt. Avancerede opstillinger anvender variabelt tryksystemer (hydrauliske eller nitrogenbuffer), der kan justere kraften gennem hele slaget—ved anvendelse af højt tryk i starten for at fastlægge flansen og reducere det, når emnet bliver dybere, for at forhindre revner. Ved brug af afstandsholder eller udligningsblokke (stoppeblokke) er det kritisk at fastholde et præcist mellemrum, der er en smule tykkere end materialet, så binderen ikke blot knuser pladen, men i stedet holder den tilbage.

Værktøjsdesignkontrol: Trækbælter og radier

Når tryk alene ikke kan styre materialestrømmen—ofte tilfældet ved ikke-symmetriske bildele— trækbukke er den nødvendige ingeniørløsning. Trækbukke er forhøjede ribber på binderen, som tvinger materialet til at bøje og rette sig igen, inden det træder ind i stempelhulen. Denne mekaniske handling skaber en begrænsende kraft, der er uafhængig af friktion, og muliggør præcis lokal strømningskontrol.

Geometrien af stempelradius er ligeledes kritisk. En radius, der er for lille, begrænser strømningen og forårsager revner, men en radius, der er for stor reducerer kontaktarealet og den effektive spænding på flansen, hvilket får materialet til at strømme for frit og danne folder. Stempelradius skal være perfekt poleret og geometrisk nøjagtig for at opretholde det optimale spændingsniveau.

Desuden er værktøjets egen stivhed vigtig. Hvis dødsbåden ikke er tykt nok, kan det bøje under trykkraften, hvilket skaber en ujævn trykfordseling. Guidestiften skal være robust nok til at forhindre enhver lateralkraft mellem øverste og nederste værktøj, da dette ville medføre inkonsistente mellemrum og lokale folder.

Procesvariable: Smøring og materialevalg

Friktion er et dobbeltklinget sværd i dybtrækning. Selvom smørfinansiering er afgørende for at forhindre skrabninger og revner, kan overdreven glideevne (for meget glid) faktisk forværre rynkel dannelse hvis BHF ikke øges for at kompensere. Materialet flyder så let, at klemmen ikke kan generere tilstrækkelig friktion til at modstå bukkekræfterne. Sørg for, at smøremidlet påføres ensartet, og at dysen er fastgjort i position.

Materialegenskaber bestemmer også procesvinduet. Ved anvendelser med rustfrit stål kan udskiftning af standard 304med 304L markant forbedre formbarheden. 304L har en lavere flydegrænse (ca. 35 KSI i forhold til 42 KSI for 304), hvilket betyder, at det modstår flow mindre og hærder langsommere ved deformation, hvilket reducerer den kraft, der kræves for at holde det fladt. Kontroller altid, at råmaterialet er specificeret som "Deep Draw Quality" (DDQ) for at minimere anisotropi.

Selv med perfekt design er den fysiske kapacitet af din produktionspartner en begrænsende faktor. For højvolumen automobildelen som styreavle eller undergitter er præcision ufravig. Producenter som Shaoyi Metal Technology udnytter presser med kapacitet op til 600 tons og IATF 16949-certificering for at dække overgangen fra hurtig prototyping til massproduktion. Samarbejde med en specialist sikrer, at teoretiske BHF-beregninger matcher den faktiske udstyrs kapacitet, og forhindrer defekter inden de når samlebåndet.

Fejlfindingsskema: En trin-for-trin-protokol

Når folder opstår på produktionslinjen, følg dette systematiske diagnostiske arbejdsgang for at isolere den egentlige årsag:

1. Inspektér pressen: Tjek for slidetagninger i slidestykker eller rammer, der ikke er parallelle. Hvis rammens nedadgående bevægelse ikke er lodret, vil trykfordelingen være ujævn.
2. Kontroller materiale specifikationer: Er materialetykkelsen konstant? Mål kanten af spolen; variationer på blot 0,003 tommer kan påvirke binderrummet.
3. Tjek afstandsstykker: Indstiller stopklodserne det korrekte mellemrum? Hvis de er slidte eller løse, kan bindersystemet "nå bunden" inden der påføres kraft på pladen.
4. Juster binderspænding trinvist: Øg binderspændingen i små skridt. Hvis rynker fortsat optræder, men revner begynder at danne sig, har du indsnævret procesvinduet for meget – overvej brug af trækkebånd eller ændringer i smøring.
5. Gennemgå smøring: Tjek om smøremidlets blanding er for koncentreret eller påført for tykt i flangeområdet.
6. Undersøg værktøjsoverflade: Søg efter materialoverførsel (galling) på trækkebåndene eller radier, som kan skabe ujævn modstand.

Mestrer materialestrømmen

At forhindre rynkning handler ikke om at fjerne kraft, men om at håndtere den med præcision. Det kræver en helhedsorienteret tilgang, der balancerer fysikken i omspændingspænding mod ingeniørmæssige kontrolparametre såsom binderspænding, værktøjsgeometri og materialevalg. Ved at behandle stansprocessen som et system af indbyrdes afhængige variable frem for isolerede trin, kan producenter opnå konsekvente, fejlfrie dybtrukne dele.

Succes ligger i detaljerne: den præcise beregning af N/mm² tryk, den strategiske placering af trækbukke og disciplinen til at vedligeholde presse- og værktøjsforhold. Med disse kontrolforanstaltninger på plads kan selv de mest komplekse geometrier formas pålideligt.

Ofte stillede spørgsmål

1. Hvordan beregner jeg den korrekte blankholderkraft?

Basisberegningen indebærer at gange flangens areal (under binderen) med det specifikke tryk, der kræves for materialet. For blød stål anvendes ca. 2,5 N/mm² (MPa). Tilføj altid en sikkerhedsmargin (f.eks. +30 %) til dine krav til pressekapacitet for at tillade justeringer under afprøvning.

2. Kan for meget smøremiddel forårsage rynkeldannelse?

Ja. Smøremiddel reducerer friktion, som er en af de kræfter, der hjælper med at begrænse materialestrømmen. Hvis friktionen falder markant uden en tilsvarende forøgelse af blankholderkraften, kan materialet strømme for frit ind i formhulrummet, hvilket fører til bukning og rynker.

3. Hvad er forskellen på rynkeldannelse og revner?

Rynker og revner er modsatrettede fejltyper. Rynker opstår på grund af overdreven kompression og utilstrækkelig strømningsbegrænsning (løst materiale). Revner (spaltning) opstår på grund af overdreven spænding og for meget strømningsbegrænsning (stramt materiale). Målet for stansoperatøren er at finde "procesvinduet" mellem disse to fejltyper.