TL;DR

Het voorkomen van scheuren bij dieptrekstansen vereist een nauwkeurige onderscheiding tussen twee fundamentele falingsmodi: scheuren (trekvloeistrek door verdunding) en scheuren (drukverschaving door werkverharding). Effectief voorkomen begint met het analyseren van de geometrie van de fout; horizontale „glimlachen” nabij radii duiden doorgaans op splitsing, terwijl verticale scheuren in de wand op drukverscheuring wijzen. Ingenieurs moeten drie kritische variabelen controleren: zorgen dat de Beperkende Trekverhouding (LDR) onder de 2,0 blijft, de matrijsradius tussen 4 en 10 keer de materiaaldikte handhaven, en de tribologie optimaliseren om wrijvingsgeïnduceerde spanning te verminderen. Deze gids biedt een framework voor oorzaakanalyse om deze kostbare productiefouten te elimineren.

De Fysica van Falen: Splitsing versus Scheuren

Bij dieptrekkenslagen worden de termen "scheuren" en "breken" vaak door elkaar gebruikt op de werkvloer, maar ze beschrijven tegengestelde mislukkingsmechanismen. Het begrijpen van dit onderscheid is de belangrijkste stap bij het verhelpen van problemen, omdat het toepassen van de verkeerde corrigerende maatregel het defect kan verergeren.

Scheuren is een trekfaal dat optreedt wanneer het metaal wordt uitgerekt tot boven zijn maximale treksterkte. Het kenmerk is een sterke verdunning (versmalling) van het plaatmateriaal. Visueel verschijnt scheuren als horizontale scheuren of "glimlachen", meestal vlak boven de stansradius of in de buurt van de malradius. Deze faalmode geeft aan dat het materiaal te agressief wordt tegengehouden—hetzij door wrijving, drukplaatdruk, of strakke geometrie—waardoor het moet uitrekken in plaats van vloeien.

Scheuren (of "seizoenbarsten" in messing en roestvrij staal) is vaak een compressiefailuur dat het gevolg is van te veel koudvervorming. Naarmate de grondplaat in de matrijs wordt getrokken, neemt de omtrek van het metaal af, waardoor het materiaal onder druk komt te staan. Als deze compressie de capaciteit van het materiaal overschrijdt, vergrendelt de korrelstructuur en wordt bros (koudeverharding). In tegenstelling tot scheuren is het materiaal bij een compressiekraak vaak dikker probleem, terwijl barsten een stroombeperking probleem is van teveel materiaalstroming probleem (wat leidt tot koudeverharding), stelt ingenieurs in staat de oorzaak effectief aan te pakken.

Belangrijke gereedschapgeometrie: Radii, speling en LDR

De gereedschapgeometrie bepaalt hoe metaal stroomt in de matrijsholte. Als de geometrie de stroom beperkt, ontstaan er spanningspieken; als deze te veel vrijheid biedt, leidt kreupeleing tot drukversagen. Drie geometrische parameters — radii, speling en trekverhouding — fungeren als de belangrijkste regelparameters.

• Matrijs- en stempelradii: Scherpe radii werken als snijkanten, die de materiaalstroom stoppen en directe scheuring veroorzaken. Een algemene technische vuistregel stelt dat zowel de matrijs- als stempelradius 4 tot 10 keer de materiaaldikte (t) moet bedragen. Een radius kleiner dan 4t beperkt de stroom, wat leidt tot plaatselijke verdunning. Omgekeerd vermindert een radius groter dan 10t het contactoppervlak voor de plaatdrukker, waardoor kreukels kunnen ontstaan die vervolgens verharden en barsten wanneer ze in de matrijs worden getrokken.
• Matrijsspeling: De opening tussen stempel en matrijs moet ruimte bieden voor de materiaaldikte plus een toeslag voor stroming. De industriestandaard is 10% tot 15% speling boven de materiaaldikte (1,10t tot 1,15t). Onvoldoende speling strijkt het materiaal (verdrukt het), wat wrijving en koudverharding veroorzaakt. Te veel speling leidt tot verlies van controle, met buiging van de wand en structurele instabiliteit als gevolg.
• Beperkende trekverhouding (LDR): De LDR is de verhouding tussen de diameter van de grondplaat en de stempeldiameter. Voor een enkele trekoperatie zonder gloeien mag deze verhouding doorgaans niet hoger zijn dan 2.0. Als de diameter van de grondplaat meer dan dubbel zo groot is als de stempeldiameter, ontstaat er enorme compressieweerstand door het volume materiaal dat in de keel probeert te stromen, wat vrijwel zeker mislukt tenzij een her-trekproces wordt toegepast.

Materiaalkunde: Metallurgie en koudverharding

Succesvol dieptrekken hangt sterk af van de metallurgische eigenschappen van de grondplaat. Twee belangrijke waarden die op materiaalcertificaten worden aangegeven — de n-waarde (verhardingscoëfficiënt bij vervorming) en de r-waarde (plasticiteitverhouding)—voorspellen hoe een metaal zich zal gedragen onder spanning. Een hoge n-waarde zorgt ervoor dat het materiaal gelijkmatig kan uitrekken zonder plaatselijke vernauwing, terwijl een hoge r-waarde wijst op weerstand tegen verdunning.

Roestvrij staal, in het bijzonder de 300-serie, kent unieke uitdagingen vanwege de neiging tot snelle koudeverharding. Naarmate het kristalrooster vervormt, kan het overgaan van austeniet naar martensiet, een harder en brosser fase. Deze transformatie is de belangrijkste oorzaak van vertraagde barsten , waarbij een onderdeel er perfect kan uitzien direct na het persen, maar uren of dagen later breekt door restspanningen binnenin het materiaal. Om dit te voorkomen, moeten ingenieurs vaak tussentijdse gloeiverwarmingen toepassen om de korrelstructuur te herstellen, of overstappen op materialen met een hoger nikkelgehalte om de austenitische fase te stabiliseren.

Procesvariabelen: Smering en blankehouderdruk

Zodra de geometrie en materialen zijn vastgelegd, bepalen procesvariabelen het succes van de productierun. Tribologie — de studie van wrijving en smering — is hierbij cruciaal. Bij dieptrekken is het doel om het gereedschap en het werkstuk te scheiden met een grensfilmlaag om klevenslijtage (adhesieve slijtage) te voorkomen. Klevenslijtage veroorzaakt sleepkrachten, wat leidt tot een piek in trekspanning en uiteindelijk scheuren. Voor zware trekbewerkingen zijn vaak extreem drukbestendige (EP) smeermiddelen die zwavel of chloor bevatten, noodzakelijk om deze filmlaag te behouden bij hoge temperaturen.

De druk van de plaatdrukker fungeert als regelaar voor de materiaalstroming. Is de druk te hoog, dan wordt de grondplaat vastgeklemd, wat trekbreuk veroorzaakt bij de stansradius. Is de druk te laag, dan plooit het materiaal in de flens. Deze plooien verhogen effectief de materiaaldikte, waardoor het materiaal vastloopt bij het binnengaan van de matrijs, wat resulteert in een drukbarst. De 'Goldilocks'-zone voor de klemkrachtdruk is smal en vereist constant toezicht.

Het behalen van deze balans tussen variabelen — tonnage, precisie gereedschap en complex materiaalgedrag — vereist vaak gespecialiseerde mogelijkheden die verder gaan dan standaard ponsbedrijven. Voor auto- en industriële componenten waarbij falen geen optie is, De uitgebreide stansoplossingen van Shaoyi Metal Technology overbruggen de kloof tussen prototyping en massaproductie. Door gebruik te maken van IATF 16949-gecertificeerde precisie en perscapaciteit tot 600 ton, leveren zij kritieke componenten zoals dwarsliggers met strikte naleving van wereldwijde OEM-normen, zodat zelfs de meest lastige deep-draw-geometrieën zonder gebreken worden uitgevoerd.

Probleemoplossingsmatrix: Een stapsgewijs protocol

Wanneer er een defect op de lijn verschijnt, bespaart een systematische aanpak tijd en vermindert dit afval. Gebruik deze diagnostische matrix om de meest waarschijnlijke oorzaak te identificeren op basis van het symptoom.

Conclusie: De kunst van het trekken beheersen

Het voorkomen van scheuren bij dieptrekken gaat zelden om het corrigeren van één enkele variabele; het draait om het in evenwicht brengen van de stroom. Door het onderscheid te maken tussen de trekmechanica van scheuren en de compressiemechanica van barsten, kunnen ingenieurs gerichte oplossingen toepassen in plaats van gissen. Succes ligt in het strikte toepassen van geometrische regels—het LDR conservatief houden en de radii ruim bemeten—en het zorgvuldige beheer van proceswarmte en wrijving. Wanneer deze fysische principes samengaan met hoogwaardige metallurgie en precisie gereedschap, kunnen zelfs de meest agressieve dieptrekken zonder enige fout worden uitgevoerd.