Stanzschweißen
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Die Grundlagen des Metallstanzens
Beim Metallstanzen handelt es sich um einen Herstellungsprozess, bei dem flache Metallbleche in bestimmte Formen umgewandelt werden. Es handelt sich um einen komplexen Prozess, der eine Reihe von Metallumformtechniken umfassen kann – Stanzen, Stanzen, Biegen und Lochen, um nur einige zu nennen.
Es gibt Tausende von Unternehmen auf der ganzen Welt, die Metallstanzdienstleistungen anbieten, um Komponenten für Branchen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin- und anderen Branchen zu liefern. Da sich die globalen Märkte weiterentwickeln, steigt der Bedarf an schnell produzierten großen Mengen komplexer Teile.
Der folgende Leitfaden veranschaulicht Best Practices und Formeln, die üblicherweise im Designprozess für Metallstanzungen verwendet werden, und enthält Tipps zur Einbeziehung von Überlegungen zur Kostensenkung in Teile.
Grundlagen des Stempelns
Beim Stanzen – auch Pressen genannt – wird flaches Blech entweder in Rollen- oder Rohlingsform in eine Stanzpresse eingelegt. In der Presse bringen ein Werkzeug und eine Matrizenoberfläche das Metall in die gewünschte Form. Stanzen, Stanzen, Biegen, Prägen, Prägen und Bördeln sind Stanztechniken, mit denen das Metall geformt wird.
Bevor das Material geformt werden kann, müssen Stanzprofis die Werkzeuge mittels CAD/CAM-Technik entwerfen. Diese Konstruktionen müssen so präzise wie möglich sein, um sicherzustellen, dass jeder Stempel und jede Biegung den richtigen Abstand und damit eine optimale Teilequalität beibehält. Ein einzelnes Werkzeug-3D-Modell kann Hunderte von Teilen enthalten, sodass der Designprozess oft recht komplex und zeitaufwändig ist.
Sobald das Design des Werkzeugs festgelegt ist, kann ein Hersteller eine Vielzahl von Bearbeitungs-, Schleif-, Drahterodier- und anderen Fertigungsdienstleistungen nutzen, um seine Produktion abzuschließen.
Arten des Metallstanzens
Es gibt drei Haupttypen von Metallprägetechniken: Progressiv, Vierschieber und Tiefziehtechnik.
Progressives Stanzen
Beim Folgestanzen gibt es eine Reihe von Stationen, von denen jede eine einzigartige Funktion hat.
Zunächst wird das Bandmetall durch eine progressive Stanzpresse geführt. Das Band rollt gleichmäßig von einer Spule in die Gesenkpresse ab, wo jede Station im Werkzeug dann einen anderen Schnitt, eine andere Stanzung oder eine andere Biegung durchführt. Die Aktionen jeder nachfolgenden Station ergänzen die Arbeit der vorherigen Stationen und führen zu einem fertigen Teil.
Ein Hersteller muss möglicherweise wiederholt das Werkzeug an einer einzelnen Presse wechseln oder mehrere Pressen belegen, die jeweils eine für ein fertiges Teil erforderliche Aktion ausführen. Selbst beim Einsatz mehrerer Pressen waren häufig sekundäre Bearbeitungsdienste erforderlich, um ein Teil wirklich fertigzustellen. Aus diesem Grund ist das Folgestanzen die ideale Lösung für Metallteile mit komplexer Geometrie, um folgende Anforderungen zu erfüllen:
Schnellere Abwicklung
Niedrigere Arbeitskosten
Kürzere Lauflänge
Höhere Wiederholgenauigkeit
Vierfachprägung
Bei Fourslide oder Multi-Slide handelt es sich um eine horizontale Ausrichtung und vier verschiedene Slides; Das heißt, es werden vier Werkzeuge gleichzeitig verwendet, um das Werkstück zu formen. Dieser Prozess ermöglicht komplizierte Schnitte und komplexe Biegungen, um selbst die komplexesten Teile herzustellen.
Das Fourslide-Metallstanzen kann gegenüber dem herkömmlichen Pressstanzen mehrere Vorteile bieten, die es für viele Anwendungen zur idealen Wahl machen. Zu diesen Vorteilen gehören:
*Vielseitigkeit für komplexere Teile
*Mehr Flexibilität bei Designänderungen
Wie der Name schon sagt, verfügt ein Fourslide über vier Schlitten. Das bedeutet, dass bis zu vier verschiedene Werkzeuge, eines pro Schlitten, verwendet werden können, um mehrere Biegungen gleichzeitig durchzuführen. Während das Material einem Vierschlitten zugeführt wird, wird es in schneller Folge von jeder Welle, die mit einem Werkzeug ausgestattet ist, gebogen.
Tiefziehprägung
Beim Tiefziehen wird ein Blechzuschnitt über einen Stempel in die Matrize gezogen und in eine Form gebracht. Als „Tiefziehen“ wird das Verfahren bezeichnet, wenn die Tiefe des gezogenen Teils seinen Durchmesser übersteigt. Diese Art der Umformung eignet sich ideal für die Herstellung von Bauteilen, die mehrere Durchmesserserien erfordern, und stellt eine kostengünstige Alternative zu Drehprozessen dar, die typischerweise einen höheren Rohstoffverbrauch erfordern. Zu den gängigen Anwendungen und Produkten, die durch Tiefziehen hergestellt werden, gehören:
*Automobilkomponenten
*Flugzeugteile
*Elektronische Relais
*Utensilien und Kochgeschirr
Stanzen in kleinen Auflagen
Das Stanzen von Metall in Kleinserien erfordert nur minimale Werkzeugkosten im Vorfeld und kann eine ideale Lösung für Prototypen oder kleine Projekte sein. Nachdem der Rohling erstellt wurde, verwenden Hersteller eine Kombination aus kundenspezifischen Werkzeugkomponenten und Matrizeneinsätzen, um das Teil zu biegen, zu stanzen oder zu bohren. Die kundenspezifischen Umformvorgänge und kleineren Auflagen können zu höheren Stückkosten führen, aber der Wegfall von Werkzeugkosten kann bei vielen Projekten, insbesondere bei solchen, die eine schnelle Abwicklung erfordern, die Kosteneffizienz kleinerer Auflagen erhöhen.
Herstellungswerkzeuge zum Stanzen
Die Herstellung von Metallstanzteilen erfolgt in mehreren Schritten. Der erste Schritt besteht darin, das eigentliche Werkzeug zu entwerfen und herzustellen, das zur Herstellung des Produkts verwendet wird.
Werfen wir einen Blick darauf, wie dieses erste Werkzeug erstellt wird: Layout und Design des Materialstreifens: Ein Designer verwendet es, um den Streifen zu entwerfen und Abmessungen, Toleranzen, Vorschubrichtung, Ausschussminimierung und mehr zu bestimmen.
Werkzeugstahl- und Matrizensatzbearbeitung: CNC sorgt für ein höheres Maß an Präzision und Wiederholgenauigkeit selbst bei den komplexesten Matrizen. Geräte wie 5-Achsen-CNC-Fräsmaschinen und Drahterodiermaschinen können gehärtete Werkzeugstähle mit extrem engen Toleranzen durchschneiden.
Sekundärverarbeitung: Metallteile werden einer Wärmebehandlung unterzogen, um ihre Festigkeit zu erhöhen und sie für ihre Anwendung haltbarer zu machen. Schleifen dient der Endbearbeitung von Teilen, die eine hohe Oberflächengüte und Maßhaltigkeit erfordern.
Drahterodieren: Die elektrische Drahterosion formt Metallmaterialien mit einem elektrisch geladenen Strang aus Messingdraht. Drahterodieren kann die kompliziertesten Formen schneiden, einschließlich kleiner Winkel und Konturen.
Designprozesse für Metallprägungen
Das Metallstanzen ist ein komplexer Prozess, der eine Reihe von Metallumformprozessen umfassen kann – Stanzen, Stanzen, Biegen und Lochen und mehr. Stanzen: Bei diesem Prozess geht es darum, den groben Umriss oder die Form des Produkts auszuschneiden. In dieser Phase geht es um die Minimierung und Vermeidung von Graten, die die Kosten Ihres Teils in die Höhe treiben und die Durchlaufzeit verlängern können. In diesem Schritt bestimmen Sie den Lochdurchmesser, die Geometrie/Konizität und den Abstand zwischen Kante und Loch und setzen das erste Piercing ein.
Biegen: Wenn Sie die Biegungen Ihres gestanzten Metallteils entwerfen, ist es wichtig, genügend Material einzuplanen. Stellen Sie sicher, dass Sie Ihr Teil und seinen Rohling so konstruieren, dass genügend Material für die Biegung vorhanden ist. Einige wichtige Faktoren, die Sie beachten sollten:
*Wenn eine Biegung zu nahe am Loch erfolgt, kann es zu Verformungen kommen.
*Kerben und Laschen sowie Schlitze sollten mit einer Breite von mindestens dem 1,5-fachen der Materialstärke ausgeführt werden. Wenn sie kleiner gemacht werden, kann es aufgrund der auf die Stempel ausgeübten Kraft schwierig sein, sie herzustellen, was dazu führen kann, dass sie brechen.
*Jede Ecke Ihres Rohlingdesigns sollte einen Radius haben, der mindestens der Hälfte der Materialstärke entspricht.
*Um das Auftreten und die Schwere von Graten zu minimieren, vermeiden Sie nach Möglichkeit scharfe Ecken und komplexe Ausschnitte. Wenn solche Faktoren nicht vermieden werden können, achten Sie darauf, die Gratrichtung in Ihrem Design zu notieren, damit sie beim Prägen berücksichtigt werden können.