Hoofdstuk 1: Wat is een metalen stempelmatrijs?

Een metaalstempelmatrijs is een koudvervormingsproces dat begint met een metalen strip, ook wel een plaat of gereedschapsstaal genoemd. Door middel van een of meerdere matrijzen wordt het metaal gesneden en gevormd tot de gewenste vorm van een plaat of profiel. De kracht die op de plaat wordt uitgeoefend, verandert de geometrie ervan en induceert spanning, waardoor het werkstuk geschikt wordt om te buigen of te vormen tot complexe vormen. Onderdelen die met deze methode worden gestempeld, kunnen sterk variëren in grootte, van uitzonderlijk klein tot extreem groot, afhankelijk van de specifieke toepassing.

Metaalstempelen, ook wel persen genoemd, omvat verschillende technieken zoals ponsen, uitstansen, doorboren, munten slaan en diverse andere bewerkingen. Nauwkeurigheid in het ontwerp is essentieel om ervoor te zorgen dat elke pons optimale kwaliteit levert.

Matrijzen die gebruikt worden bij stempelen zijn gespecialiseerde gereedschappen die zijn ontworpen om specifieke ontwerpen te produceren, variërend van eenvoudige alledaagse voorwerpen tot complexe computeronderdelen. Ze kunnen ontworpen zijn voor enkelvoudige bewerkingen of als onderdeel van een reeks opeenvolgende bewerkingen die in fasen worden uitgevoerd. Er zijn vier soorten metaalstempelmatrijzen: enkelvoudige stempelmatrijzen, progressieve matrijzen, samengestelde matrijzen en transfermatrijzen.

Bij het ontwerpen van een stempelmatrijs is het belangrijk om rekening te houden met het staal en de materialen zoals hieronder beschreven:

Als het stempelmateriaal een hoge hardheid heeft, zoals roestvrij staal, moet de stempelmatrijs gemaakt zijn van staal met een goede slijtvastheid, zoals Cr12MoV.

1.2 Voor zachte materialen, Bij materialen zoals aluminium zijn de eisen aan de slijtvastheid van de stempelmatrijs iets lager, maar er moet wel rekening worden gehouden met de kleefkracht van het materiaal om te voorkomen dat het aan de matrijs blijft plakken. U kunt een matrijsstaal kiezen met goede antikleefeigenschappen.

Voor matrijzen die tijdens gebruik aan grote stootbelastingen worden blootgesteld, zoals stempelmatrijzen voor grote auto-onderdelen, moet het materiaal een hoge taaiheid hebben, en kunnen staalsoorten zoals SKD11 worden gekozen.

Als de werkomgeving van de matrijs corrosierisico's met zich meebrengt, bijvoorbeeld een vochtige omgeving, dan is het raadzaam om een ​​matrijsstaal te kiezen dat corrosiebestendig is, zoals roestvrij staal.

Voor kleine series kunnen de prestatie-eisen aan het matrijsmateriaal dienovereenkomstig worden verlaagd, en kunnen goedkopere materialen zoals 45-staal worden gekozen, waarbij een geschikte warmtebehandeling kan worden uitgevoerd om de prestaties te verbeteren.

Voor grote series is het raadzaam om matrijsstaal te kiezen met hoge prestaties, een hoge slijtvastheid en een lange levensduur. Materialen zoals hardmetaal kunnen worden gebruikt voor stempelmatrijzen voor massaproductie.

Voor zeer nauwkeurige matrijzen is een minimale materiaalvervorming vereist. CrWMn-staal, dat weinig afschrikvervorming vertoont, is bijvoorbeeld geschikt voor de productie van zeer nauwkeurige stempelmatrijzen.

Bij het voldoen aan de prestatie-eisen wordt rekening gehouden met de prijs van het matrijsstaal, de verwerkingskosten, enzovoort. Sommige nieuwe matrijsstalen hebben bijvoorbeeld goede prestaties, maar een hoge prijs, en de kosten en baten moeten tegen elkaar worden afgewogen.

Een stempelmatrijs bestaat uit een concave matrijs en een stempelmatrijs, of uit meerdere concave matrijzen en meerdere stempelmatrijzen. Elke stempel voltooit slechts één keer het ponsgat of één vorm, omdat de structuur en functie vastliggen en ontworpen zijn voor een specifiek metaalbewerkingsproces. Deze matrijs is niet geschikt voor andere processen. Meestal wordt een stempelmatrijs gebruikt voor kleine of middelgrote producties, met name in situaties waar de ponspositie of -vorm regelmatig moet worden aangepast. De matrijs kan flexibel worden aangepast en vervangen tijdens het productieproces, en de kosten per stempelmatrijs zijn laag. Het is geschikt voor de productie van kleine series metaalstempels met relatief eenvoudige processen.

Plaats eerst de metalen plaat die gestanst moet worden in het werkgebied van de stansmatrijs. Het werkstuk wordt vaak vastgeklemd om stabiliteit tijdens het stansproces te garanderen. De stans van de stansmatrijs daalt naar beneden en oefent een impactkracht uit op het metalen werkstuk. Hierdoor ontstaat het gewenste gat of de gewenste vorm. Nadat de impact is voltooid, wordt de stans van het werkstuk getild ter voorbereiding op de volgende stansbewerking. Vervolgens wordt het werkstuk handmatig verwijderd en wordt de bovenstaande handeling herhaald.

2.1 Snellere productie – Meerdere sneden kunnen met meerdere stansmallen worden gemaakt.

2.2 Positionering van de blanco – Het laden en herpositioneren van de blanco is eenvoudig. Hij kan met weinig moeite worden gedraaid, gekanteld en verschoven.

2.3 Complexe geometrieën – Produceert complexe geometrieën zonder dat speciale berekeningen of aanpassingen nodig zijn.

2.4 Hantering van matrijzen – Matrijzen zijn lichter en goedkoper in gebruik.

2.5 Gereedschap – Het gereedschap is kleiner en gemakkelijk toegankelijk.

Een progressieve matrijs, ook wel continue matrijs of stempelmatrijs genoemd, is een koudstempelmatrijs die gebruikmaakt van strookvormig stempelmateriaal in één stempelbeweging. Meerdere stations voeren tegelijkertijd meerdere stempelprocessen uit op één matrijs. Elk stempelproces wordt in de matrijs voltooid. De materiaalband beweegt over een vaste afstand en de gestanste onderdelen worden geleidelijk gevormd in de continue matrijs. Continu vormen is een procesmethode met geconcentreerde processen, waarbij trimmen, snijden, groeven, ponsen, plastische vervorming en stansen eenvoudig op één matrijs kunnen worden uitgevoerd.

De progressieve matrijs kan meerdere processen in één aanvoer uitvoeren. Hieronder volgt een typische workflow van een progressieve matrijs:

(1) De metalen plaat of strip wordt in de vorm van een rol in de progressieve matrijs gevoerd. Het toevoersysteem geleidt het metalen materiaal om een ​​nauwkeurige positionering in de matrijs te garanderen.

(2) Het systeem geleidt de metalen strip in de mal, het klemsysteem zorgt ervoor dat de metalen strip stabiel blijft gedurende het gehele stempelproces, en het geleidingssysteem zorgt ervoor dat de metalen strip nauwkeurig gepositioneerd is.

(3) Eerste stempelproces: In het eerste proces van de progressieve matrijs passeert de metalen strip de eerste stempel en matrijs om het eerste stempelproces te voltooien, dat kan bestaan ​​uit ponsen, snijden of vormgeven, enz.

(4) De metalen band geleidt het werkstuk dat het eerste proces heeft voltooid naar de locatie van het volgende proces via het bewegende systeem.

(5) Stempelen in het tweede proces: In het tweede proces gaat de metalen strip opnieuw door een set stempels en matrijzen om het tweede proces te voltooien. Dit proces wordt herhaald in de hele mal, waarbij elke bewerking wordt uitgevoerd op een doorlopende metalen strip.

(6) Ga door totdat het werkstuk alle ontworpen processen doorstaat.

(7) Ontladen: Nadat alle processen zijn voltooid, wordt het werkstuk uit de mal verwijderd voor de volgende bewerking, zoals assemblage of verdere verwerking.

3.1 Progressieve matrijzen zijn ideaal voor het produceren van eenvoudige tot middelmatig complexe onderdelen met herhalende vormen en uniforme kenmerken.

3.2 Ze zijn zeer efficiënt voor de continue aanvoer van materiaal en vereisen minimale tussenkomst van de operator.

3.3 Progressieve matrijzen zijn zeer geschikt voor lange productieruns met een consistent productontwerp.

3.4 Elk station in de matrijs is verantwoordelijk voor het uitvoeren van een specifieke bewerking, zoals snijden, buigen, ponsen of vormen, naarmate de strip zich voortbeweegt.

De samengestelde stempelmatrijs is een stempelmatrijs die tegelijkertijd zowel het binnengat als de buitenvorm van een object op dezelfde positie in de matrijs uitvoert (meerdere stempelbewerkingen kunnen in één slag worden uitgevoerd). Meerdere processen kunnen in één stempelbewerking worden voltooid, waaronder het ponsen van meerdere gaten of het vormgeven van objecten. Het ontwerp met meerdere processen combineert tot op zekere hoogte de voordelen van enkelvoudige stempelmatrijzen en progressieve stempelmatrijzen.

Samengestelde stempels zijn toepasbaar in veel metaalstempelprocessen. Wanneer een metalen stempelonderdeel meerdere stempelkenmerken vereist en deze bewerkingen onafhankelijk van elkaar kunnen worden uitgevoerd, kan een samengestelde stempel worden gebruikt. Samengestelde stempels zorgen voor meerdere stempelkenmerken bij elke persslag. Bovendien garanderen samengestelde stempels een uitstekende vlakheid van het onderdeel.

4.1 Efficiëntie - Samengestelde matrijzen snijden complexe onderdelen in één beweging, waardoor meerdere matrijzen overbodig zijn.

4.2 Kosteneffectiviteit - Met samengesteld stempelen worden onderdelen snel geproduceerd, wat tijd en geld bespaart.

4.3 Snelheid - Met compound-stempelen worden onderdelen in seconden geproduceerd en kunnen er meer dan 1000 onderdelen per uur worden gemaakt.

4.4 Herhaalbaarheid - Het gebruik van één enkele matrijs bij samengesteld stempelen zorgt ervoor dat elk onderdeel dezelfde afmetingen en configuratie heeft.

Plaats de te verwerken grondstoffen in de daarvoor bestemde positie met behulp van automatische of handmatige apparaten. Wanneer de bovenste matrijs onder invloed van de persschuif omlaag beweegt, komen de matrijs, de ontlader en de pons in de bovenste matrijs eerst in contact met de strip en oefenen druk uit. Vervolgens oefenen de buitenranden van de pons en de concave vorm druk uit op de matrijs en de pons, waardoor stoten en inkepingen ontstaan. De binnenboring van de matrijs wordt tegelijkertijd gestanst en gefreesd om het onderdeel van de strip te scheiden.

De grondstoffen worden direct gevormd nadat ze door de composietmal zijn gestanst.

Transfermatrijsstempelen is vergelijkbaar met progressief stempelen, maar de onderdelen worden via een mechanisch transportsysteem van het ene station naar het andere overgebracht. Het wordt voornamelijk gebruikt wanneer onderdelen van de strip moeten worden verwijderd om bewerkingen in vrije toestand te kunnen uitvoeren. De transfermatrijs kan een enkele matrijs zijn of meerdere matrijzen of machines die in een rij zijn opgesteld om een ​​productielijn te vormen. Het wordt doorgaans gebruikt voor de productie van complexere onderdelen, waarbij elk werkstation verschillende bewerkingen kan uitvoeren, zoals ponsen, buigen, strekken en meer.

5.1 Transfermatrijzen zijn geschikt voor complexe onderdelen die meerdere bewerkingen en nauwkeurige positionering vereisen.

5.2 Ze zijn in staat om complexe onderdelen met nauwe toleranties te produceren.

5.3 Transfermatrijzen worden vaak gebruikt bij grootschalige productie vanwege hun efficiëntie en automatiseringsmogelijkheden.

5.4 Het werkstuk beweegt tussen stations, en elk station kan bewerkingen uitvoeren zoals snijden, buigen, ponsen of munten slaan.

Bij transfermatrijsstempelen wordt een transportmechanisme gebruikt om het werkstuk te verplaatsen. Nadat elk station is gestempeld, wordt het werkstuk mechanisch of handmatig naar het volgende station verplaatst voor het stempelproces. Transfermatrijsstempelsystemen kunnen bestaan ​​uit meerdere afzonderlijke matrijzen of een reeks matrijzen.

Over het algemeen worden staal, aluminium, koper, roestvrij staal en messing veel gebruikt als grondstoffen voor stempelen.

6.1 De enkelvoudige stempelmatrijs is eenvoudig en flexibel, maar de snelheid is laag.

6.2 Progressief stempelen maakt het mogelijk om onderdelen met complexe geometrieën snel, kosteneffectief en met hoge herhaalbaarheid te produceren.

6.3 Het stempelen met composietmatrijzen gebeurt in één stap, waardoor het geschikt is voor onderdelen met een relatief eenvoudige structuur.

6.4 De transfermatrijs is geschikt voor situaties waarin meerdere processen in één slag moeten worden voltooid.

Onderhoud

Verwijder na elk gebruik of met regelmatige tussenpozen metaalspanen, vuil en smeermiddelresten van de matrijs. Gebruik borstels, luchtblazers of reinigingsmiddelen (geschikt voor het matrijsmateriaal) om het matrijsoppervlak schoon te houden. Bijvoorbeeld, bij een grootschalige productie van auto-onderdelen kan het nodig zijn de matrijs dagelijks te reinigen.

Breng regelmatig het juiste smeermiddel aan om wrijving tussen de bewegende delen van de matrijs te verminderen. Hoogwaardige stempeloliën of -vetten kunnen slijtage en oververhitting voorkomen. De frequentie van smering hangt af van de stempelsnelheid en de belasting; bij een matrijs die matig wordt gebruikt, kan smering eenmaal per week nodig zijn.

Controleer regelmatig op slijtage, zoals slijtageplekken op stempels en matrijzen, scheuren of vervormingen. Gebruik visuele inspectie, vergrootglazen of niet-destructieve testmethoden zoals magnetisch deeltjesonderzoek. Controleer bijvoorbeeld de snijkanten van stansmatrijzen op botheid na elke paar duizend stempelcycli.

Het slijpen of vervangen van stempels en matrijzen

Als de snijkanten van ponsen en matrijzen bot worden, kunnen ze geslepen worden om hun snijvermogen te herstellen. In gevallen van ernstige slijtage is het noodzakelijk de versleten onderdelen te vervangen. Een pons die bijvoorbeeld gebruikt wordt om gaten te maken, moet na een bepaald aantal keren geslepen worden om de randen van de gaten scherp te houden.

Voor kleine scheurtjes of beschadigingen aan de matrijs kan lassen een geschikte reparatieoptie zijn. Het is echter cruciaal om een ​​lasproces en vulmateriaal te gebruiken dat geschikt is voor het matrijsmateriaal, zodat het gerepareerde gedeelte vergelijkbare eigenschappen heeft als het originele materiaal. Na het lassen vereist het gerepareerde onderdeel meestal een warmtebehandeling en nabewerking om de vorm en afmetingen te herstellen.

Als de matrijsonderdelen door trillingen of schokken tijdens het stempelen niet meer goed uitgelijnd zijn, moet de uitlijning worden gecorrigeerd. Dit kan met behulp van vulplaatjes of precisie-afstelmechanismen door de stempels en matrijzen opnieuw uit te lijnen. Bijvoorbeeld, bij een progressieve stempelmatrijs kan een verkeerde uitlijning leiden tot een onnauwkeurige productvorming, en het opnieuw uitlijnen van de stations kan dit probleem verhelpen.

Een metaalstempelmatrijs is een gespecialiseerd gereedschap dat wordt gebruikt in het productieproces. Het is ontworpen om metalen platen te snijden, vormen of modelleren tot specifieke, gewenste vormen en onderdelen.

Het bestaat doorgaans uit meerdere onderdelen, zoals de matrijs (inclusief de boven- en onderhelft van de matrijs), stempels en holtes. De stempels worden gebruikt om kracht uit te oefenen om het metaal te vervormen of te snijden.

Er zijn vier soorten stempelmatrijzen, gebaseerd op de bewerkingen die ze uitvoeren: stansmatrijzen voor het uitsnijden van vormen uit een grotere plaat, perforatiematrijzen voor het maken van gaten en buigmatrijzen voor het vouwen van het metaal.

- Matrijzen worden gemaakt van materialen zoals gereedschapsstaal, die bestand zijn tegen hoge druk en herhaalde schokken tijdens het stempelproces.

- Precisie in ontwerp en fabricage is cruciaal, omdat het de nauwkeurigheid en kwaliteit van de gestempelde onderdelen bepaalt. Goed onderhoud is essentieel om consistente prestaties en een lange levensduur te garanderen in industriële productieomgevingen, waar ze een belangrijke rol spelen bij de efficiënte massaproductie van metalen componenten.