Bladmetaalbewerkings technologie
Overzicht van plaatmetaal
Bladmateriaalfabricage:
Plaatmetaalbewerking is een uitgebreid koudvervormingsproces voor dunne metalen platen (meestal onder de 6 mm), waaronder snijden, ponsen, buigen, lassen, klinken, stempelen en oppervlaktebehandeling. Een belangrijk kenmerk is dat de dikte van hetzelfde onderdeel consistent is.
Methoden voor plaatmetaalbewerking:
1. Vormloze fabricage: Dit proces maakt gebruik van apparatuur zoals CNC-ponsmachines, lasersnijmachines, schaar- en buigmachines en klinknagelmachines om plaatmetaal te bewerken. Het wordt over het algemeen gebruikt voor het maken van prototypes of productie in kleine series en is duurder.
2. Vormgebaseerde fabricage: Dit proces maakt gebruik van vaste stempels om plaatmetaal te bewerken. Veelvoorkomende stempels zijn afschermstempels en vormstempels. Het wordt voornamelijk gebruikt voor massaproductie en is goedkoper.
Methoden voor plaatmetaalbewerking:
1. Vormloze bewerking: Dit proces maakt gebruik van apparatuur zoals CNC-ponsmachines, lasersnijmachines, schaar- en buigmachines en klinknagelmachines om plaatmetaal te bewerken. Het wordt over het algemeen gebruikt voor het maken van prototypes of productie in kleine series en is relatief duurder.
2. Vormgebaseerde bewerking: Dit proces maakt gebruik van vaste mallen om plaatmetaal te bewerken. Deze omvatten doorgaans afschermmallen en vormmallen. Het wordt voornamelijk gebruikt voor massaproductie en is relatief goedkoper.
Werkwijze voor plaatmetaalbewerking
Blanken: CNC-ponsen, lasersnijden, schuifmachines; Vormen – buigen, rekken, ponsonderdelen: buigmachines, ponspersen, enz.
Overige bewerkingen: klinken, taps boren, enz.
Lassen
Oppervlaktebehandeling: poedercoating, galvaniseren, draadtrekken, zeefdruk, enz.
Plaatmetaalbewerkingsprocessen – Blanken
De belangrijkste methoden voor het blanken van plaatmetaal zijn CNC-ponsen, lasersnijden, schuifmachines en stansen met matrijzen. CNC-ponsen is momenteel de meest gebruikte methode. Lasersnijden wordt voornamelijk toegepast in het prototypestadium, maar de bewerkingskosten zijn hoog. Stansen met matrijzen wordt voornamelijk gebruikt bij massaproductie.
Hieronder bespreken we voornamelijk het blanken van plaatmetaal met behulp van CNC-ponsen.
CNC-ponsen, ook wel torenponsen genoemd, kan worden gebruikt voor blanken, gaten ponsonderdelen, gaten trekken en ribben aanbrengen, enz. De nauwkeurigheid van deze bewerking bedraagt ±0,1 mm. De plaatdikte die met CNC-ponsen kan worden bewerkt is:
Koudgewalst plaatmetaal, warmgewalst plaatmetaal < 3,0 mm;
Aluminiumplaat < 4,0 mm;
RVS-plaat < 2,0 mm.
1. Er zijn minimale afmetingsvereisten voor het ponsen. De minimale ponsafmeting is afhankelijk van de vorm van het gat, de mechanische eigenschappen van het materiaal en de materiaaldikte. (Zie onderstaande afbeelding)
2. Afstand tussen gaten en afstand tot de rand bij CNC-ponsen. De minimale afstand tussen de rand van een geponst gat en de buitenste vorm van een onderdeel is onderworpen aan bepaalde beperkingen, afhankelijk van de vorm van het onderdeel en het gat. Wanneer de rand van het geponst gat niet evenwijdig loopt aan de buitenrand van het onderdeel, mag deze minimale afstand niet kleiner zijn dan de materiaaldikte t; wanneer ze wel evenwijdig lopen, mag deze niet kleiner zijn dan 1,5t. (Zie onderstaande afbeelding)
3. Bij het trekken van gaten bedraagt de minimale afstand tussen het getrokken gat en de rand 3T, de minimale afstand tussen twee getrokken gaten is 6T, en de minimale veilige afstand tussen het getrokken gat en de buigrand (binnenkant) is 3T + R (waarbij T de plaatdikte is en R de buigradius).
4. Bij het ponsen van geponste, gebogen en diepgetrokken onderdelen dient een bepaalde afstand te worden gehandhaafd tussen de gatwand en de rechte wand. (Zie onderstaande afbeelding)
Technologie voor plaatmetaalbewerking – vormgeven
Vormgeven van plaatmetaal omvat voornamelijk buigen en rekken.
1. Buigen van plaatmetaal
1.1. Buigen van plaatmetaal wordt voornamelijk uitgevoerd met buigmachines.
Nauwkeurigheid van buigmachinebewerking:
Eerste bocht: ±0,1 mm
Tweede bocht: ±0,2 mm
Meer dan twee bochten: ±0,3 mm
1.2. Basisprincipes van de volgorde van buigen: Buigen van binnenuit, van klein naar groot, eerst speciale vormen buigen en daarna algemene vormen, waarbij wordt gewaarborgd dat het vorige proces geen invloed heeft op of inmengt met de volgende processen.
1.3. Veelvoorkomende vormen van buiggereedschappen:
1.4. Minimale buigradius van gebogen onderdelen: Bij het buigen van een materiaal wordt de buitenlaag uitgerekt terwijl de binnenlaag in het afrondingsgebied wordt samengeperst. Wanneer de materiaaldikte constant is, hoe kleiner de binnenradius (r), des te sterker de rek en compressie. Wanneer de trekspanning aan de buitenzijde van de afronding de uiteindelijke sterkte van het materiaal overschrijdt, ontstaan scheuren en breuk. Daarom dient het constructieve ontwerp van gebogen onderdelen buigradii die te klein zijn te vermijden. De minimale buigradii van veelgebruikte materialen binnen het bedrijf staan in de onderstaande tabel.
Tabel met minimale buigradii voor gebogen onderdelen:
1.5. Standaard hoogte van de rechte rand van gebogen onderdelen, de minimale hoogte van de rechte rand mag niet te klein zijn. Minimale hoogtevereiste: h > 2t
Indien de hoogte h < 2t van de rechte rand van het gebogen onderdeel moet worden vergroot, dient eerst de buighoogte te worden verhoogd en daarna het onderdeel na het buigen tot de vereiste afmeting te worden bewerkt; of er dient vóór het buigen een ondiepe groef in de buigvervormingszone te worden aangebracht.
1.6. Hoogte van een rechte rand met een schuine zijde: Wanneer een gebogen onderdeel een schuine zijde heeft, bedraagt de minimale hoogte van die zijde: h = (2~4)t > 3 mm
1.7. Afstand tussen gaten op gebogen onderdelen: Afstand tussen gaten: Na het ponsen dient het gat buiten de buigvervormingszone te liggen om vervorming tijdens het buigen te voorkomen. De afstand van de gatwand tot de buigrand is weergegeven in de onderstaande tabel.
1.8. Bij lokaal gebogen onderdelen dient de buiglijn locaties met plotselinge afmetingswijzigingen te vermijden. Bij het gedeeltelijk buigen van een randgedeelte, om spanningconcentratie en scheurvorming bij scherpe hoeken te voorkomen, kan de buiglijn een bepaalde afstand worden verschoven vanaf de plotselinge afmetingsverandering (Figuur a), of kan een procesgroef worden aangebracht (Figuur b), of kan een procesgat worden gestanst (Figuur c). Let op de afmetingseisen in de figuren: S > R, groefbreedte k ≥ t; groefdiepte L > t + R + k/2.
1.9. De afschuinde rand van een gebogen rand dient het vervormingsgebied te vermijden.
1.10. Ontwerpvereisten voor dode randen: de lengte van een dode rand hangt samen met de materiaaldikte. Zoals weergegeven in de onderstaande figuur, moet de minimale lengte van de dode rand L > 3,5t + R bedragen. Waarbij t de wanddikte van het materiaal is en R de minimale binnenste buigradius van de vorige bewerking is (zoals rechts in de onderstaande figuur wordt weergegeven).
1.11. Aanvullende procespositioneringsgaten: Om een nauwkeurige positionering van het blanke werkstuk in de matrijs te garanderen en verplaatsing van het blanke werkstuk tijdens het buigen te voorkomen — wat tot defecte producten kan leiden — dienen tijdens het ontwerp van tevoren procespositioneringsgaten te worden aangebracht, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Met name bij onderdelen die meerdere malen gebogen en gevormd worden, moeten de procesgaten als positioneringsreferentie worden gebruikt om cumulatieve fouten te verminderen en de productkwaliteit te waarborgen.
1.12. Verschillende afmetingen leiden tot verschillende vervaardigbaarheid:
Zoals weergegeven in het bovenstaande schema: a) eerst het gat ponsen en daarna buigen maakt het gemakkelijker om de nauwkeurigheid van de L-afmeting te waarborgen en vereenvoudigt de bewerking. b) en c) indien de nauwkeurigheid van de L-afmeting hoog is, moet eerst gebogen worden en daarna het gat bewerkt worden, wat complexer is.
1.13. Veerterugslag bij gebogen onderdelen: Veel factoren beïnvloeden de veerterugslag, waaronder de mechanische eigenschappen van het materiaal, de wanddikte, de buigradius en de normaalkracht tijdens het buigen.
Hoe groter de verhouding van de binnenstraal van de hoek tot de plaatdikte van het gebogen onderdeel, hoe groter de terugveerkracht.
Het aanbrengen van versterkingsribben in de buigzone verbetert niet alleen de stijfheid van het werkstuk, maar helpt ook bij het onderdrukken van de terugveerkracht.
2. Dieptrekken van plaatmetaal
Dieptrekken van plaatmetaal wordt voornamelijk uitgevoerd met behulp van CNC-ponsen of conventioneel ponsen, waarbij diverse dieptrekpunten of -mallen nodig zijn.
De vorm van het getrokken onderdeel moet zo eenvoudig en symmetrisch mogelijk zijn en indien mogelijk in één bewerking worden getrokken.
Voor onderdelen die meerdere dieptrekoperaties vereisen, moeten oppervlaktemarkeringen die tijdens het dieptrekproces kunnen ontstaan, toelaatbaar zijn.
Terwijl aan de montagevereisten wordt voldaan, dient een bepaalde helling van de getrokken zijwanden toegestaan te zijn.
2.1. Eisen ten aanzien van de afrondingsstraal tussen de bodem van het getrokken onderdeel en de rechte wand:
Zoals in de figuur is aangegeven, moet de afrondingsstraal tussen de bodem van het getrokken onderdeel en de rechte wand groter zijn dan de plaatdikte, d.w.z. r > t. Om het trekproces soepeler te laten verlopen, wordt r1 over het algemeen gekozen als (3–5)t, en de maximale afrondingsstraal mag niet groter zijn dan 8 keer de plaatdikte, d.w.z. r1 ≤ 8t.
2.2. Afrondingsstraal tussen de flens en de wand van het getrokken onderdeel:
Zoals in de figuur is aangegeven, moet de afrondingsstraal tussen de flens en de wand van het getrokken onderdeel groter zijn dan tweemaal de plaatdikte, d.w.z. r2 > 2t. Om het trekproces soepeler te laten verlopen, wordt r2 over het algemeen gekozen als (5–10)t. De maximale flensstraal mag niet groter zijn dan 8 keer de plaatdikte, d.w.z. r2 ≤ 8t.
2.3. Afrondingsstraal tussen de flens en de wand van het getrokken onderdeel: Zoals in de figuur is aangegeven, moet de afrondingsstraal tussen de flens en de wand van het getrokken onderdeel groter zijn dan tweemaal de plaatdikte, dat wil zeggen r2 > 2t. Om het trekproces soepeler te laten verlopen, wordt r2 meestal gekozen als (5–10)t. De maximale flensstraal mag niet groter zijn dan acht maal de plaatdikte, dat wil zeggen r2 < 8t.
2.4. Binnendiameter van cirkelvormige getrokken onderdelen: Zoals in de figuur is aangegeven, moet de binnendiameter van cirkelvormige getrokken onderdelen D > d + 10t bedragen, zodat de drukplaat tijdens het trekken niet gaat plooien.
2.5. Afrondingsstraal tussen aangrenzende wanden van een rechthoekig getrokken onderdeel: Zoals in de figuur is aangegeven, moet de afrondingsstraal tussen aangrenzende wanden van een rechthoekig getrokken onderdeel voldoen aan r3 > 3t. Om het aantal trekbewerkingen te verminderen, dient r3 zo veel mogelijk groter te zijn dan H/5, zodat het onderdeel in één bewerking kan worden getrokken.
2.6. Bij het vormen van een cirkelvormig, flensloos getrokken onderdeel in één stap moet de afmetingsrelatie tussen de hoogte en de diameter aan de volgende eisen voldoen:
Zoals weergegeven in de figuur, moet bij het vormen van een cirkelvormig, flensloos getrokken onderdeel in één stap de verhouding van de hoogte H tot de diameter d kleiner zijn dan of gelijk aan 0,4, d.w.z. H/d < 0,4.
2.7. Diktevariatie van getrokken onderdelen: Door de verschillende spanningen op verschillende plaatsen verandert de materiaaldikte van een getrokken onderdeel na het trekken. Over het algemeen blijft de dikte in het midden van de bodem ongewijzigd, het materiaal wordt dunner in de afgeronde hoeken van de bodem, het materiaal wordt dikker in de buurt van de flens aan de bovenzijde en het materiaal wordt dikker in de afgeronde hoeken van rechthoekige getrokken onderdelen. Bij het ontwerpen van getrokken producten moeten de afmetingen op de producttekening duidelijk aangeven of externe of interne afmetingen gegarandeerd moeten worden; zowel interne als externe afmetingen kunnen niet tegelijkertijd worden gespecificeerd.
3. Andere plaatmetaalvormgeving:
Verstevigingsribben — Ribben worden in plaatmetalonderdelen geperst om de structurele stijfheid te verhogen.
Louveropeningen — Louvers worden veelal gebruikt in diverse behuizingen of kasten voor ventilatie en warmteafvoer.
Gatflens (gatverdieping) — Wordt gebruikt om schroefdraad aan te brengen of de stijfheid van openingen te verbeteren.
3.1. Verstevigingsribben:
Selectie van de structuur en afmetingen van verstevigingsribben
Beperkende afmetingen voor de onderlinge afstand tussen ponsen en de afstand van de ponspunt tot de rand
3.2. Venetiaanse jaloezieën:
De vormgevingsmethode voor venetiaanse jaloezieën bestaat eruit dat één rand van de ponspunt het materiaal doorsnijdt, terwijl de rest van de ponspunt het materiaal tegelijkertijd uitrekt en vervormt, waardoor een golvende vorm ontstaat met één zijde open.
Typische structuur van venetiaanse jaloezieën. Eisen aan de afmetingen van venetiaanse jaloezieën: a > 4t; b > 6t; h < 5t; L > 24t; r > 0,5t.
3.3. Gatenflens (trekken van gaten):
Er bestaan vele soorten gatenflens; de meest voorkomende is het flensen van binnenste gaten om deze te kunnen binnendraaden.
Vervaardigingstechnologie voor plaatmetaal – lassen
Bij het constructief ontwerp van lasstructuren in plaatmetaal dient het principe te worden gevolgd: "symmetrische aanbrenging van lasnaden en laspunten, vermijden van samenvloeiing, concentratie en overlappende lassingen". Secundaire lasnaden en laspunten mogen onderbroken zijn, terwijl primaire lasnaden en laspunten continu moeten zijn. De meest gebruikte lasmethoden in de plaatmetaalbewerking zijn booglassen en weerstandlassen.
1. Booglassen:
Er moet voldoende lasruimte tussen de plaatmetalonderdelen aanwezig zijn. De maximale lasopening mag 0,5–0,8 mm bedragen en de lasnaad moet gelijkmatig en vlak zijn.
2. Weerstandlassen
Het lasoppervlak moet vlak zijn en vrij van plooien, terugvering, enz.
De afmetingen voor weerstandspootlassen staan in de onderstaande tabel:
Afstand tussen weerstandslasverbindingen
In praktijktoepassingen kan bij het lassen van kleine onderdelen de onderstaande tabel als richtlijn worden gebruikt. Bij het lassen van grote onderdelen kan de afstand tussen de laspunten redelijk worden vergroot, over het algemeen niet minder dan 40–50 mm. Voor niet-dragende onderdelen kan de afstand tussen de laspunten worden verhoogd tot 70–80 mm.
Plaatdikte t, soldeerpunt diameter d, minimale soldeerpunt diameter dmin, minimale afstand tussen soldeerpunten e. Indien de platen verschillende diktes hebben, dient de dikte te worden gekozen op basis van de dunste plaat.
Aantal plagenlagen en dikteverhouding bij weerstandslassen
Bij weerstandspuntlassen wordt doorgaans gewerkt met twee plagenlagen, maximaal drie lagen. De dikteverhouding tussen elke laag in de lasverbinding moet liggen tussen 1/3 en 3.
Indien drie lagen nodig zijn voor het lassen, dient eerst de dikteverhouding te worden gecontroleerd. Indien deze redelijk is, kan het lassen worden uitgevoerd. Indien dit niet het geval is, dient te worden overwogen om procesgaten of procesinkepingen aan te brengen, twee lagen afzonderlijk te lassen en de laspunten te verschuiven.
Technologie voor het bewerken van plaatmetaal - oppervlaktebehandeling
De oppervlaktebehandeling van plaatmetaal dient zowel anti-corrosie- als decoratieve doeleinden. Veelvoorkomende oppervlaktebehandelingen voor plaatmetaal zijn: poedercoating, elektrogalvaniseren, thermisch verzinken, oppervlakteoxidatie, oppervlakteborstelen en zeefdruk. Voorafgaand aan de oppervlaktebehandeling moeten olie, roest, laslak en dergelijke van het plaatmetaaloppervlak worden verwijderd.
1. Poedercoating:
Er zijn twee soorten oppervlaktecoating voor plaatmetaal: vloeibare verf en poederverf. Wij gebruiken meestal poederverf. Via methoden zoals poederspuiten, elektrostatische adsorptie en bakken bij hoge temperatuur wordt een laag verf in diverse kleuren aangebracht op het plaatmetaaloppervlak om het uiterlijk te verbeteren en de corrosieweerstand van het materiaal te verhogen. Het is een veelgebruikte oppervlaktebehandelingsmethode.
Let op: Er kan een kleurverschil optreden tussen platen die door verschillende fabrikanten zijn gecoat. Daarom dient plaatmetaal van dezelfde kleur, geproduceerd op dezelfde apparatuur, idealiter door dezelfde fabrikant te worden gecoat.
2. Elektrogalvaniseren en thermisch verzinken (hot-dip galvaniseren):
Het verzinken van het oppervlak van plaatmetaal is een veelgebruikte oppervlaktebehandeling ter voorkoming van corrosie en verbetert ook de uitstraling. Verzinken kan worden onderverdeeld in elektrogalvaniseren en thermisch verzinken.
Elektrogalvaniseren levert een glanzender en gladser oppervlak op, en de zinklaag is dunner, waardoor deze methode vaker wordt toegepast.
Thermisch verzinken levert een dikker zinklaag op en vormt een zink-ijzerlegeringslaag, wat een betere corrosieweerstand biedt dan elektrogalvaniseren.
3. Oppervlakteanodiseren:
Dit gedeelte behandelt voornamelijk het oppervlakteanodiseren van aluminium en aluminiumlegeringen.
Anodiseren van het oppervlak van aluminium en aluminiumlegeringen kan verschillende kleuren opleveren en dient zowel een beschermende als een decoratieve functie. Tegelijkertijd wordt er een anodisch oxidefilm gevormd op het oppervlak van het materiaal. Deze film heeft een hoge hardheid en slijtvastheid, evenals goede elektrische- en thermische isolatie-eigenschappen.
4. Oppervlakteborstelen:
Het materiaal wordt geplaatst tussen de bovenste en onderste rollen van de borstelmachine. Schuurbanden zijn bevestigd aan de rollen. Aangedreven door een motor wordt het materiaal gedwongen door de schuurbanden, waardoor lijnen op het oppervlak van het materiaal worden aangebracht. De dikte van de lijnen varieert afhankelijk van het type schuurband. Het hoofddoel is het verbeteren van het uiterlijk. Deze oppervlakteborstelbehandeling wordt over het algemeen alleen toegepast op aluminiummaterialen.
5. Zeefdruk:
Zeefdruk is het proces waarbij diverse markeringen op het oppervlak van materialen worden afgedrukt. Er zijn over het algemeen twee methoden: vlakke zeefdruk en stempeldruk. Vlakke zeefdruk wordt voornamelijk gebruikt voor vlakke oppervlakken, maar voor diepere inzinkingen is stempeldruk vereist.
Zeefdruk vereist een zeefdrukmal.
Plaatbuigen vereist ervaring; observeer hoe ervaren vaklui platen buigen en waarom zij het op die manier doen. Voor meer informatie over buigmachines of buigprocessen, neem dan contact op met ons JUGAO CNC MACHINE-team.
