Het effect van speling en snelheid op de kwaliteit van gestanste onderdelen ontrafelen

1. Matrijs voor ponsen

Zoals getoond in figuur 1, heeft de matrijs die gebruikt werd in het ponsexperiment een bovenste matrijsslag van 45 mm.

Wanneer het ponsproces is voltooid, is de afstand tussen de bodem van de bovenste matrijs en de bovenkant van de onderste matrijs 0,3 mm, zoals weergegeven in figuur 2.

Deze opstelling is gemaakt om te voorkomen dat het blad te diep in de onderste mal dringt, waardoor overmatige slijtage aan de bovenste mal wordt voorkomen.

Het materiaal dat in dit experiment gebruikt is, is een koperlegering (zie Figuur 3) met een dikte van 0,23 mm.

2. Experimentele omstandigheden

Dit experiment maakte gebruik van vier verschillende ponsafstanden van 0 mm, 0,01 mm, 0,02 mm en 0,03 mm, bij twee ponssnelheden van 30 mm/s en 80 mm/s, waardoor er in totaal acht experimentele parameters waren.

Het experiment werd uitgevoerd op een persmachine speciaal ontworpen voor ponsen en gebruikte een digitale microscoop van Keyence om de vorm van het werkstuk na het ponsen te observeren.

3. Experimentele resultaten en discussie

Figuur 4 vergelijkt de bramen op de geponste stukken bij een ponssnelheid van 30 mm/s en een ponsafstand van 0 mm en 0,03 mm.

Uit afbeelding 4 blijkt duidelijk dat bij een speling van 0 mm het oppervlak van het geponste stuk zeer glad is zonder bramen, terwijl bij een speling van 0,03 mm bramen op de breuk achterblijven met een breedte van ongeveer 75 µm.

Dit kan te wijten zijn aan het afronden van de rand van de matrijs door slijtage wanneer de speling te groot is, waardoor de spanningsconcentratie aan de rand van de matrijs afneemt en de scheur verder van de rand van de matrijs verschijnt.

Wanneer de ponssnelheid toeneemt tot 80 mm/s, zijn de effecten van verschillende ponsafstanden op de geponste stukken merkbaar anders.

Bij een speling van 0 mm blijft de doorsnede van het geponste stuk braamvrij, maar de rand van het werkstuk is veel completer dan bij een snelheid van 30 mm/s (zie afbeelding 5a), bijna zonder materiaalverlies door afschuiving. Daarom is de oppervlaktekwaliteit beter dan bij een snelheid van 30 mm/s.

Daarentegen zijn bij een speling van 0,03 mm de bramen op het geponste werkstuk merkbaar groter en breder dan bij een snelheid van 30 mm/s, zoals getoond in afbeelding 5b. Vergelijkbaar met het geval van 0 mm speling, is de rand van het werkstuk geproduceerd bij een speling van 0,03 mm ook vrij compleet.

Figuren 6 en 7 tonen de dwarsdoorsnedebeelden van geponste stukken gevormd onder twee verschillende ponssnelheden en verschillende ponsafstanden, 500 keer vergroot.

Figuur 6 illustreert dat wanneer de ponsspeling 0 mm is, de glimmende en gebroken zones van het geponste stuk zeer goed zichtbaar zijn.

Bovendien is de glanzende zone breder, terwijl de gebroken zone vlakker is. Dit suggereert dat wanneer de ponssnelheid 30 mm/s is en de ponsafstand 0 mm, het geponste materiaal een volledig proces van plastische afschuifvervorming en breuk ondergaat.

In het geval van een speling van 0,03 mm verschijnen er geen duidelijke glanzende en gebroken zones, maar worden er eerder merkbare ingezakte hoeken en een geleidelijk plastisch vloeiproces waargenomen.

Hieruit blijkt dat een grotere speling ongunstig is voor de snelle breuk van het materiaal. Een te grote ponsspeling verzwakt de afschuifvervorming van het materiaal en verhoogt de plastische vloei, waardoor de precisie van de doorsnede van het geponste stuk aanzienlijk wordt beïnvloed.

Aan de andere kant, wanneer de ponssnelheid toeneemt, zoals te zien is in Figuur 7a, neemt de glanzende zone af en wordt de breukzone groter bij een speling van 0 mm. Dit geeft aan dat een verhoging van de ponssnelheid de afschuifvervorming en het breukproces van het geponste materiaal versnelt.

Figuur 7b toont ook aan dat zelfs met een toename van de speling bij ponsen met hoge snelheid, de afschuifvervorming en het breukproces van het geponste stuk duidelijk en volledig blijven. Dit toont aan dat een verhoging van de ponssnelheid gunstig is voor het verzekeren van de kwaliteit en precisie van de doorsnede van het geponste stuk.

4. Conclusie

De invloed van ponsafstand en ponssnelheid op de kwaliteit van de dwarsdoorsnede van het geponste stuk is duidelijk.

Voor dunnere geponste stukken uit koperlegeringen heeft het kiezen van een kleinere speling een directe invloed op het onderdrukken van braamvorming: kleinere spelingen leiden tot snelle afschuifvervorming en breukprocessen, wat resulteert in gladde oppervlakken en een braamvrij resultaat.

Bovendien kan een verhoging van de ponssnelheid de elastische en plastische vervorming van het materiaal versnellen, de plastische vloei controleren en de oppervlaktekwaliteit verbeteren.