TL;DR

Skrynkling vid metallstansning orsakas i huvudsak av trygande hojspänningar i flänsområdet då blankdiametern minskas till kopparadien. När materialet inte kan komprimera sig självt, bucklar det.

De mest effektiva förebyggande åtgärder är att tillämpa rätt Kraft i blänkhållare (BHF) för att begränsa materialflöde utan att orsaka rivning. För stål är ett tryck på ungefär 2,5 N/mm² standardbaslinjen. Sekundära åtgärder inkluderar användning av drgivar för att mekaniskt begränsa flöde i komplexa områden och säkerställa att verktygsradier är optimerade (inte för stora) för att bibehålla spänning. Operatörer bör prioritera balansering av flödesmotstånd mot materialets begränsande dragningsförhållande (LDR).

Fysiken bakom skrynkling: Varför metall bucklar

För att effektivt förhindra veckning måste ingenjörer först förstå mekanismen bakom kompressionsinstabilitet vid djupdragning omvandlas en plan blank till en tredimensionell form. När materialet flödar från blankens yttre kant mot verktygsformens hålighet minskar omkretsen. Denna minskning tvingar materialet att komprimeras tangentiellt (hoopspänning). Om denna tryckspänning överskrider materialets kritiska knäckspänning, vågar eller viker sig metallen och bildar veck.

Denna fenomen styrs av Begränsande dragningskvot (LDR) —relationen mellan blankdiametern och punschdiametern. När blanken är för stor i förhållande till punschen blir mängden material som "samlas" i flansen svårhanterlig, vilket leder till allvarlig tjocknadsökning. Om avståndet mellan formsidan och blankhållaren inte kontrolleras strikt för att ta hänsyn till denna tjocknadsökning (vanligtvis endast med 10–20 % clearance ovanför nominell tjocklek) kommer materialet att knäcka in i det tomma utrymmet.

Veckning förekommer i två huvudsakliga former: Flänskupping (Första ordningens), som uppstår i området under bindern, och Väggkupping (Andra ordningens), som sker i det understödda området mellan formsradie och punschradien. Att identifiera var kuppen startar är det första steget i diagnostiken: flänskuppar tyder på otillräckligt bindertryck, medan väggkuppar ofta pekar på för stora formradier eller dålig materialpassning.

Primär lösning: Optimera kraften i blankhållaren (BHF)

Den Hållare för blank (eller binder) är den främsta styrvariabeln för att förhindra kupper. Dess funktion är att tillämpa tillräckligt tryck på flänsen för att undertrycka buckling samtidigt som materialet kan strömma in i formen. Om trycket är för lågt bildas kupper; om det är för högt spricker materialet eftersom det inte kan strömma.

Enligt branschstandard varierar det nödvändiga specifika trycket kraftigt beroende på materialtyp. En praktisk tumregel för initial inställning är:

• Stål: ~2,5 N/mm²
• Koppar Legeringar: 2,0 – 2,4 N/mm²
• Aluminiumlegeringar: 1,2 – 1,5 N/mm²

Ingenjörer bör beräkna den erforderliga kraften baserat på den projicerade area av flänsen under bindaren. Det är rådligt att lägga till en säkerhetsfaktor på ungefär 30% vid denna beräkning under designfasen, eftersom det är lättare att minska trycket på pressen än att generera mer kraft än vad designen tillåter.

För komplexa delar är ofta jämntryck otillräckligt. Avancerade uppställningar använder variabla trycksystem (hydrauliska eller kvävetskuddar) som kan justera kraften under hela slaget—med högt tryck inledningsvis för att sätta flänsen och sedan minska det när delen fördjupas för att förhindra att materialet spricker. Användning av avståndsskruvar eller utjämningsblock (stopblock) är avgörande för att bibehålla en exakt spalt som är något tjockare än materialet, så att bindaren inte bara krossar plåten utan snarare kontrollerar den.

Verktygsdesignstyrning: Draghögar och radier

När tryck ensamt inte kan styra materialets flöde—ofta fallet med icke-symmetriska fordels— drgivar är den nödvändiga ingenjörlösningen. Dragränder är upphöjda ribbor på bindaren som tvingar materialet att böjas och räta ut sig innan det kommer in i formsprickan. Denna mekaniska åtgärd skapar en motverkande kraft oberoende av friktion, vilket möjliggör exakt lokal flödeskontroll.

Geometrin hos formsradie är lika viktig. En radie som är för liten begränsar flödet och orsakar sprickbildning, men en radie som är för stor minskar kontaktarean och den effektiva spänningen på flansen, vilket gör att materialet flödar för fritt och risken för veck ökar. Formsradie måste vara fullkomligt polerad och geometriskt exakt för att bibehålla "den optimala punkten" för spänning.

Dessutom spelar verktygets styvhet roll. Om stanssko inte är tillräckligt tjockt kan det böja sig under trycket, vilket leder till ojämn tryckfördelning. Guidstift måste vara tillräckligt robusta för att förhindra all sidledsrörelse i övre och undre verktyg, vilket annars skulle orsaka inkonsekventa mellanrum och lokala veck.

Processvariabler: Smörjning och materialval

Friktion är ett tvåkantat svärd i djupdragning. Medan smörjning det är viktigt att förhindra gallning och splittning, överdriven smörjning (för mycket glidande) kan faktiskt förvärras rynkor om BHF inte höjs för att kompensera. Materialet flyter så lätt att bindemedel inte kan generera tillräckligt med friktion för att hålla tillbaka böjningskrafterna. Se till att smörjmedlet appliceras konsekvent och munstyckena är fästa på plats.

Materialegenskaper det är också ett processfönster. För användning i rostfritt stål, som ersätter standard 304med 304L kan avsevärt förbättra formbarheten. 304L har en lägre avkastningsstyrka (ca. 35 KSI jämfört med 42 KSI för 304), vilket innebär att den motstår mindre flöde och hårdnar långsammare, vilket minskar den kraft som krävs för att hålla den platt. Kontrollera alltid att råvaran är specificerad som "Deep Draw Quality" (DDQ) för att minimera anisotropin.

Även med perfekt design är den fysiska kapaciteten hos din tillverkningspartner en begränsande faktor. För högvolymskomponenter inom bilindustrin, som styrarmar eller underred, är precision oeftergivlig. Tillverkare som Shaoyi Metal Technology använder pressar med kapacitet upp till 600 ton och IATF 16949-certifiering för att överbrida klyftan mellan snabb prototypframställning och massproduktion. Genom att samarbeta med en specialist säkerställs att de teoretiska BHF-beräkningarna stöds av verklig utrustningskapacitet, vilket förhindrar defekter innan de når monteringslinjen.

Felsökningschecklista: En steg-för-steg-procedur

När veck uppstår på produktionslinjen ska du följa denna systematiska diagnostikarbetsflöde för att identifiera rotorsaken:

1. Inspektera pressen: Kontrollera om det finns slitage på giber eller ramens icke-parallelitet. Om ramen inte går ner i kvadrat blir tryckfördelningen ojämn.
2. Verifiera materialspecifikationer: Är materialtjockleken konsekvent? Mät kanten på spolen; variationer på endast 0,076 mm kan påverka bindningsfogen.
3. Kontrollera avståndshållare: Ställer stoppblocken in rätt glapp? Om de är slitna eller lösa kan bindaren "sitta fast" innan den applicerar kraft på plåten.
4. Justera blankhållarkraften stegvis: Öka blankhållarkraften i små steg. Om veck fortfarande uppstår men sprickbildning börjar, har du försmalat processfönstret för mycket – överväg att använda dragnitar eller ändra smörjningen.
5. Granska smörjning: Kontrollera om smörjmedelsblandningen är för koncentrerad eller applicerad för kraftigt i flänsområdet.
6. Undersök verktygytan: Leta efter galling på dragnitarna eller radier som kan orsaka ojämn dragning.

Behärska materialflödet

Att förhindra veckning handlar inte om att eliminera kraft, utan om att hantera den med precision. Det kräver en helhetsbedömning som balanserar fysiken bakom hojspänning mot ingenjörsåtgärder för blankhållarkraft, verktygsgeometri och materialval. Genom att betrakta stansprocessen som ett system av samverkande variabler snarare än isolerade steg kan tillverkare uppnå konsekventa, defektfria djupdragna delar.

Framgång ligger i detaljerna: den exakta beräkningen av tryck i N/mm², den strategiska placeringen av dragnervar och disciplinen att bibehålla press- och verktygsförhållanden. Med dessa kontroller på plats kan även de mest komplexa geometrierna formas tillförlitligt.

Vanliga frågor

1. Hur beräknar jag rätt kraft för blankhållaren?

Grundläggande beräkning innebär att multiplicera flänsens area (under bindaren) med det specifika tryck som krävs för materialet. För mjukt stål används ungefär 2,5 N/mm² (MPa). Lägg alltid till en säkerhetsmarginal (t.ex. +30 %) till dina krav på presseffekt för att möjliggöra justeringar under provtryckning.

2. Kan för mycket smörjmedel orsaka veckbildning?

Ja. Smörjmedel minskar friktionen, vilket är en av krafterna som hjälper till att bromsa materialflödet. Om friktionen sjunker avsevärt utan motsvarande ökning av kraften i blankhållaren kan materialet flöda för fritt in i formskålen, vilket leder till buckling och veck.

3. Vad är skillnaden mellan veckbildning och rivning?

Skrynkling och rivning är motsatta felmoder. Skrynkling orsakas av överdriven kompression och otillräcklig flödesbegränsning (löst material). Rivning (sprickbildning) orsakas av överdriven spänning och för mycket flödesbegränsning (spänt material). Målet för formatillverkaren är att hitta "processfönstret" mellan dessa två defekter.