1.Wo kommt es am häufigsten zu Rissen bei kaltgewalzten Coilstanzteilen? Warum?
Die häufigsten Rissstellen konzentrieren sich auf den Flanschbereich, die Seitenwände (insbesondere in der Nähe der Stempelkehle) und den Übergangsbereich der unteren Kehle. Das liegt daran:
Flanschbereich: Beim Tiefziehen unterliegt er einer erheblichen tangentialen Druckspannung und radialen Zugspannung. Bei ungenügender Plastizität des Materials oder großen Blechdickenabweichungen kann es zu Kantenrissen kommen.
Seitenwand- und Stanzkehlbereich: Dies ist der Bereich mit der stärksten Verformung. Das Material muss sowohl Biegung als auch Zug standhalten. Wenn die Dehnung oder das lokale Umformverhalten des Materials schlecht ist, ist die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung hier hoch.
Untere Hohlkehle: Hier berührt das Material den Stempel, was zu hoher Reibung und stärkster Ausdünnung führt. Bei unzureichender Materialfestigkeit oder mangelhafter Schmierung kann es zu Bodenrissen kommen.
2. Warum treten häufig Risse an den Seitenwänden von Stanzteilen auf und warum sind die Rissrichtungen manchmal längs verlaufend?
Unzureichende Biegung: Wenn der Kehlradius der Matrize zu klein ist, wird das Material beim Fließen durch die Kehle stark gebogen und gedehnt, was zu einer übermäßigen tangentialen Spannung an der Außenfläche führt, die die Materialgrenzen überschreitet und Risse verursacht.
Materialanisotropie: Während des Walzprozesses entwickeln kaltgewalzte Coils eine Textur, die zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften in verschiedenen Richtungen innerhalb der Blechebene führt. Wenn die Prägerichtung nicht mit der Walzrichtung übereinstimmt, weist die Richtung mit dem niedrigeren plastischen Dehnungsverhältnis (r--Wert) eine schlechte Verformungsfähigkeit auf und ist anfällig für Längsrisse an den Seitenwänden.
Leistungsunterschiede zwischen Anfang und Ende kaltgewalzter Coils: Wenn das gestanzte Teil zufällig vom Anfang und Ende des kaltgewalzten Coils stammt, wo die Leistung schwankt, ist seine Plastizität schlecht, was es anfälliger für Ausfälle in den Seitenwandbereichen macht, in denen sich die Verformung konzentriert.
3.Hängt der Ort des Risses direkt mit den Leistungsschwankungen des kaltgewalzten Coils selbst zusammen (z. B. Unterschiede zwischen Anfang und Ende)?
Inhomogene Eigenschaften führen zu Spannungskonzentrationen: Beim Prägen verformen sich die Abschnitte mit hoher{0}}Festigkeit und geringer-Plastizität (normalerweise der Anfang und das Ende) und der mittlere Abschnitt mit niedriger-Festigkeit und hoher-Plastizität auf unkoordinierte Weise. Die schlecht plastischen Abschnitte können sich nicht gleichzeitig verformen und stoßen zuerst an ihre Grenzen und werden zum Ausgangspunkt für Risse.
Der Einfluss der Auswahl des Positionierungspunkts: Wenn Risse an einer festen Stelle auftreten, kann die ursprüngliche Position des Stanzteils auf dem kaltgewalzten Coil zurückverfolgt werden. Wenn dieser Ort genau einem abnormalen Abschnitt der Aufwickeltemperatur des warmgewalzten Rohmaterials oder einem Abschnitt schwankender Kaltwalzspannung entspricht, kann festgestellt werden, dass die inhomogenen Eigenschaften des Rohmaterials zu einer lokalen Verschlechterung der Umformbarkeit geführt haben.
4.Wie können wir aus der Lage und Form von Rissen schließen, ob das Problem beim Rohmaterial oder beim Stanzprozess liegt?
Rissmorphologie:
Rohstoffprobleme: Risse sind typischerweise unregelmäßig oder gezackt, haben eine relativ flache Bruchfläche und gehen häufig mit einer unbedeutenden Einschnürung einher (Merkmale eines Sprödbruchs). Bei mehreren gestanzten Teilen aus derselben Spule kann die Rissstelle möglicherweise nicht festgelegt werden, sie tritt jedoch immer an den entsprechenden Kopf- und Endabschnitten mit schlechterer Leistung auf.
Prozessprobleme: Risse sind normalerweise regelmäßig und öffnen sich entlang einer festen Richtung (z. B. entlang eines 45°-Winkels) mit deutlicher Einschnürung an der Bruchfläche (duktiler Bruch). Die Position des Risses ist sehr konsistent, z. B. immer an der gleichen abgerundeten Ecke oder an der gleichen Stelle an der Seitenwand.
Standortverteilung:
Wenn bei demselben Stahlcoil die Rissbildungsrate der am Kopf gestanzten Teile viel höher ist als die der Mitte oder wenn sich die Rissstellen am Anfang und am Ende der Vorschubrichtung konzentrieren, kann im Allgemeinen festgestellt werden, dass dies auf den Leistungsunterschied zwischen dem Kopf und dem Ende des kaltgewalzten Coils zurückzuführen ist.
Wenn die Rissstelle weitgehend mit einem bestimmten Verschleißpunkt oder einem ungleichmäßigen Blechhalterkraftbereich in der Matrize übereinstimmt, handelt es sich meist um ein Prozess- oder Matrizenproblem.
5.Was sind die Fehlerbehebungsschritte zur Analyse der Position von Rissen in kaltgewalzten Coil-Stanzteilen?
**Ortsprobenahme:** Erfassen Sie zunächst die spezifische Position des gerissenen Teils in der Stanzrichtung (z. B. Abstand von der Werkstückkante, an welchem Verrundungsradius). Verfolgen Sie dann die ursprüngliche Position des Knüppels auf dem kaltgewalzten Coil (Kopf, Mitte oder Ende).
**Erneute Leistungsprüfung:** Nehmen Sie Proben aus der Nähe des gerissenen Teils und aus normalen Bereichen weit vom Riss entfernt, um die mechanischen Eigenschaften (Streckgrenze, Zugfestigkeit, Dehnung) und die metallografische Analyse zu ermitteln. Wenn die Dehnung des Rissbereichs deutlich geringer ist oder die Mikrostruktur abnormal ist (z. B. grobe und ungleichmäßige Körner), deutet dies auf ein Problem mit dem Rohmaterial hin.
**Dickenvergleich:** Messen Sie die Dickenreduzierungsrate des rissigen Bereichs. Wenn die Ausdünnungsrate den zulässigen Grenzwert des Materials weit überschreitet und ungleichmäßig verteilt ist, kann dies auf eine übermäßige Ausdünnung aufgrund schlechter lokaler Materialeigenschaften hinweisen.
**Bruchanalyse:** Beobachten Sie die Bruchoberfläche mit einem Rasterelektronenmikroskop, um festzustellen, ob es sich um einen Grübchenbruch (duktiler Bruch, oft aufgrund von Herstellungsprozessen) oder einen Spalt- oder intergranularen Bruch (Sprödbruch, oft aufgrund von Materialfehlern) handelt.
Fehlerbehebung im Prozess: Überprüfen Sie gleichzeitig, ob der Formabstand, die Blechhalterkraft und die Schmierbedingungen konsistent sind. Nachdem Sie Prozessschwankungsfaktoren eliminiert haben, ermitteln Sie die Verantwortung für die Unterschiede zwischen Anfang und Ende der Rohstoffe.