VM110 Dieptrekken - vormgeven van dunne metaalplaat

Dieptrekken
vormgeven van dunne metaalplaat
vm 110
Vereniging FME-CWM
vereniging van ondernemers in de
technologisch-industriële sector
Boerhaavelaan 40
Postbus 190, 2700 AD Zoetermeer
Telefoon: (079) 353 11 00
Telefax: (079) 353 13 65
E-mail: [email protected]
Internet: www.fme.nl
© Vereniging FME-CWM/mei 2009, 2
e
druk
Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt
door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke ander wijze ook
zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
Hoewel grote zorg is besteed aan de waarborging van een correcte en, waar
nodig, volledige uiteenzetting van relevante informatie, wijzen de bij de
totstandkoming van de onderhavige publicatie betrokkenen alle
aansprakelijkheid voor schade als gevolg van onjuistheden en/of
onvolkomenheden in deze publicatie van de hand.
Vereniging FME-CWM
afdeling Technologie & Innovatie
Postbus 190, 2700 AD Zoetermeer
telefoon: 079 - 353 11 00 / 353 13 41
telefax: 079 - 353 13 65
e-mail: [email protected]
internet: www.fme.nl
dieptrekken
vormgeven van dunne metaalplaat
toelichting:
De eerste uitgave van deze publicatie is in 1995 samengesteld door de werkgroep “Dieptrekken van dunne plaat,
staal, aluminium” en geeft gerichte theoretische en praktische informatie ten behoeve van respectievelijk de
gebruikers van het omvormproces (dieptrekken, kraagtrekken, strekken), geïnteresseerden in dit proces, technische
cursussen en opleidingen. In 2008 is deze publicatie aangepast aan de huidige stand der techniek.
De inhoud van deze publicatie behandelt de aspecten welke voor het vormgeven van plaat door middel van
dieptrekken, kraagtrekken en strekken van belang zijn. De achterin toegevoegde supplementen over materialen en
over machines en gereedschappen geven processpecifieke informatie over de desbetreffende onderwerpen. In de
voorlichtingspublicaties VM 111 “Materialen” en VM 112 “Machines en gereedschappen” worden de algemene
gegevens over deze onderwerpen behandeld.
Het NIMR (Netherlands Institute of Metals Research) inmiddels opererend onder de naam M2i (Materials innovation
institute) heeft geld ter beschikking gesteld om deze nieuwe publicatie te laten opstellen en aan te passen aan de
stand der techniek. De FME heeft de coördinatie daarvan op zich genomen en voor de aanpassing van de inhoud
van deze voorlichtingspublicatie onder meer TNO en FDP ingeschakeld.
Op de websites www.dunneplaat-online.nl en www.verbinden-online.nl die in het kader van andere projecten zijn
ontwikkeld, is op het gebied van dunne plaat bewerking en verbindingstechnieken een groot aantal publicaties vrij
te downloaden (waaronder ook deze publicatie).
samenstelling werkgroep (1995):
G. van Wijngaarden
G.J. Streefland
P. Rothuizen
W.A.J. Moerdijk
R.F. Grimbergen †
P.J. Bolt
P. Boers
A.A. Aldenkamp
Metaalcompagnie Brabant
Quaker Chemical BV (v/h werkzaam bij TNO Metaalinstituut)
DAF Trucks NV
Petrofer Benelux BV
Hoogovens Groep BV
TNO Metaalinstituut
Vereniging FME
PMP
samenstelling werkgroep herziening (2009):
H. de Kruijk
H.L.M. Raaijmakers
J. Borsboom
J. van de Put
W. Beekmans
TNO Industrie en Techniek
Federatie Metaalplaat (FDP)
Federatie Metaalplaat (FDP)
Syntens
eindredactie:
P. Boers
Vereniging FME-CWM
samenstelling stuurgroep (1995):
Ahrend BV, Sint-Oedenrode
Arcap BV, Lichtenvoorde
Bond voor Materialenkennis
BOSAL Research NV, Lummen (B)
DAF Trucks NV, Eindhoven
Delem BV, Eindhoven
Holec Algemene Toelevering, Hengelo
Hoogovens Groep BV, IJmuiden
Houghton Benelux BV, Oosterhout
Ifö-Kampri BV, Kampen
IOP-Metalen, Apeldoorn
ISCO Technic BV, Waalwijk
Koninklijke fabriek Inventum BV, Bilthoven
Metaalcompagnie Brabant BV, Valkenswaard
NRF Radiateuren, Mill
Petrofer Benelux BV, Oosterhout
PMP, Apeldoorn
Quaker Chemical BV, Uithoorn
Safan Lochem BV, Lochem
Stago BV, Hoorn
Stork FDO BV, Amsterdam
TNO Metaalinstituut
Vereniging FME, Zoetermeer
F.C.M. Kemps
J.A. van Eijden
H.M. Brüggemann
W. Stuer
P. Rothuizen
F. Kocken
G. Schats
R.F. Grimbergen† en A. Hurkmans (voorzitter)
J. van Brummelen
W.E.H. Kamphuis
P.H. van Lent
C. Leynse
P. Lagard
G. van Wijngaarden
W. van den Brand
W.A.J. Moerdijk
A.A. Aldenkamp en G.H.G. Vaessen
N.L.J.M. Broekhof en G.J. Streefland
T. Slot en S.C. Todd †
A. Kliphuis
J.E. Buter
P.J. Bolt (projectleider)
P. Boers en C.J.T.M. Willems
Al deze bedrijven/instellingen hebben indertijd een bijdrage geleverd aan het onderzoek. Het Ministerie van
Economische Zaken had daarnaast in belangrijke mate bijgedragen aan de financiering van dit project.
informatie over en bestelling van VM-publicaties:
Vereniging FME-CWM / Industrieel Technologie Centrum (ITC)
- bezoekadres
Boerhaavelaan 40, Zoetermeer
- correspondentie-adres
Postbus 190, 2700 AD ZOETERMEER
- telefoon
079 - 353 11 00
- telefax
079 - 353 13 65
4
Inhoudsopgave
blz.
blz.
Gebruiksaanwijzing
5
Symbolenlijst
6
1 Inleiding
7
2 Procesbeschrijving
2.1 Procesdefinities
2.1.1 Eerste bewerking
- dieptrekken
- kraagtrekken
- strekken
2.1.2 Vervolgbewerkingen
- volgtrekken
- duntrekken
- kalibratie
2.2 Lokale procesbeschrijving; 'gedachtecirkels'
2.3 Totale procesbeschrijving voor ronde
producten; krachten en procesgrenzen
2.3.1 Dieptrekken (eerste trek)
2.3.2 Kraagtrekken
2.3.3 Strekken
2.3.4 Vervolgbewerkingen
- volgtrekken
- omkeertrekken
8
8
8
8
8
8
9
9
9
9
10
3 Basisvormen
3.1 Inleiding
3.2 Basisvormen voor dieptrekken
3.3 Basisvormen voor kraagtrekken
3.4 Basisvormen voor strekken
16
16
16
18
18
4 Maakbaarheid
4.1 Inleiding
4.2 Maakbaarheid voor dieptrekken
4.2.1 Ronde producten
4.2.2 Niet ronde producten zonder rekzones
4.2.3 Niet ronde producten met rekzones
4.3 Maakbaarheid voor kraagtrekken
4.3.1 Ronde kragen
4.3.2 Niet ronde kragen
4.4 Maakbaarheid voor strekken
19
19
19
19
21
24
25
25
26
27
5 Opstellen van een methodeplan
5.1 Inleiding
5.2 Vorm en afmetingen van platines voor
dieptrekken en trekschema's
5.2.1 Ronde producten
5.2.2 Niet ronde producten zonder rekzones
5.2.3 Niet ronde producten met rekzones
5.3 Vorm en afmetingen van platines voor
kraagtrekken
5.4 Gereedschapafrondingen en trekspleet
5.5 Plooihouderdruk en trekrillen
5.6 Perskracht en -afmetingen
29
29
10
10
13
14
14
14
15
29
29
30
32
32
32
32
33
6 Praktijkvoorbeelden
6.1 Inleiding
6.2 Rond product zonder bodem uit een ronde en
een vierkante platine
6.2.1 Basisvormen
6.2.2 Persen uit een ronde platine;
maakbaarheidsanalyse
6.2.3 Persen uit een vierkante platine; een
alternatieve methode uit de praktijk
6.3 Bracket: product met een rek- en stuikzone
6.3.1 Basisvormen
6.3.2 Maakbaarheidsanalyse per basisvorm
6.3.3 Praktijk
6.4 Ronde behuizing met flens; volgtrekken
6.4.1 Basisvormen
6.4.2 Maakbaarheidsanalyse
34
34
7 Checklist/trouble shoot list
39
Supplement “materialen”
S.1 Inleiding
S.2 Productmaterialen
S.2.1 Mechanische eigenschappen die van
belang zijn voor het dieptrekken
S.2.2 Overige eigenschappen van belang voor
proces en product
S.2.3 Voor dieptrekken geschikte materialen
S.2.4 Materiaalkeuze
S.3 Gereedschapmaterialen
S.4 Smeermiddelen
42
42
42
Supplement “machines en gereedschappen”
M.1 Inleiding
M.2 Machines
M.3 Gereedschappen
56
56
56
57
Trefwoorden
60
Literatuur
61
34
34
34
35
35
35
35
36
36
36
36
42
43
43
50
51
51
5
Gebruiksaanwijzing:
Deze VM-publicatie is onderdeel van een serie publicaties die zich richt op diegenen die in de praktijk te maken
hebben met het vormgeven van dunne plaat of zich daarmee willen gaan bezighouden.
Vormgeven van dunne plaat kan met een groot aantal technieken. De publicaties richten zich op de meest
voorkomende:
! dieptrekken, kraagtrekken en strekken;
! buigtechnieken zoals vrij-, strijk-, zwenk- en matrijsbuigen;
! scheidingstechnieken zoals ponsen en knippen, plasma- en lasersnijden.
Voor het verbinden van dunne plaat wordt verwezen naar diverse VM-publicaties over lassen, solderen, lijmen,
mechanisch verbinden (zie de catalogus van de FME en de website www.DunnePlaat-Online.nl).
Bij het vormgeven van plaat spelen drie aspecten een rol:
! de keuze van het vormgevingsproces, op basis van of in wisselwerking met het productontwerp;
! de keuze en invloed van het productmateriaal, het gereedschapmateriaal en smeermiddelen (hulpstoffen) op
het vormgevingsproces en het eindproduct;
! de keuze van machines en gereedschappen.
Sommige materiaal- en machinegebonden aspecten zijn alleen van belang voor een bepaalde
vormgevingstechniek, zoals bijvoorbeeld smeermiddelen voor dieptrekken. Andere zijn van algemeen belang.
Informatie over respectievelijk dieptrekken (inclusief kraagtrekken en strekken), buigen en scheiden worden in
drie aparte (proces-)publicaties gegeven. Deze procespublicaties worden geflankeerd door twee publicaties:
! een publicatie met algemene informatie over product- en gereedschapmaterialen alsmede hulpstoffen;
! een publicatie over machines en gereedschappen.
In de procespublicaties bevinden zich supplementen over materialen, alsmede machines en gereedschappen,
waarin specifieke informatie wordt gegeven die van belang is voor het desbetreffende proces. Voor een goed
begrip van de stof wordt aangeraden ook de publicaties VM 111 “Materialen” en VM 112 “Machines en
gereedschappen” erbij te houden.
In de procespublicaties worden trouble shoot lijsten gegeven. Deze verwijzen niet alleen naar de tekst in de
procespublicatie zelf, maar indien nodig ook naar de andere publicaties.
In het hieronder afgebeelde schema wordt de samenhang aangegeven.
6
Symbolenlijst (zie ook figuur 1, 2 en 3)
stempel
rs
stempelradius
rsa
stempelafronding
u
stempelweg
matrijs
rm
matrijsradius
rma matrijsafronding
∆s
trekspleet (enkelzijdig)
n
εr
εt
er
et
rα
–r
∆r
verstevigingsexponent
natuurlijke radiale rek
natuurlijke omtrekrek
radiale rek
omtrekrek
normaalanisotropie onder een hoek α met de walsrichting
gemiddelde normaalanisotropie: –r =¼(r0+2.r45+r90)
vlakte-anisotropie: ∆r =½(r0 –2.r45+r90)
plooihouder
FN
plooihouderkracht
PN
plooihouderdruk
product/platine
Au
oppervlak uitgeslagen product
Apl oppervlak platine
Bfl
flensbreedte van de platine
rpl
straal platine (rond product)
so
oorspronkelijke platinedikte
β
dieptrekverhouding
(rond: β = rpl/rp, niet-rond: β = √ Au/Ab)
eindproduct
Ab
oppervlak van de productdoorsnede ter hoogte van
de onderzijde van de productwand
Aw oppervlak van de productwand
B
lengte van een zijde van een veelhoekig product
Ob
omtrek van het product ter hoogte van de onderzijde
van de productwand
hba hoogte bodemafronding
hfa hoogte van de flensafronding
hfl
hoogte van de flens
hp
hoogte van product of kraag
hw
hoogte van product- of kraagwand
dp
inwendige diameter (van cilindrisch rond product)
rba
(inwendige) straal bodemafronding
rbam straal middelpunt bodemafronding
rbs
straal van een bolvormige bodem
rbv
straal vlakke deel bodem
rfa
(uitwendige) straal flensafronding
rfam straal middelpunt flensafronding
rfl
straal van flensrand (rond product)
rfli
straal van de flens aan binnenzijde (rond product)
rg
straal van een rond gat bij kraagtrekken
rp
inwendige straal productwand aan bodemzijde (van
een rond product) of afronding van een hoeksegment
aan de binnenzijde
rpu
uitwendige straal productwand aan bodemzijde (van
een rond product) of de afronding van een hoeksegment aan de buitenzijde
rw
inwendige straal productwand aan flenszijde
αh
openingshoek van een hoeksegment
αba hoek bodemafronding
αfa hoek flensafronding
αfl
hoek tussen flens en vlakke deel bodem
δp
relatieve product- of segmentdiameter
δpl
relatieve platinediameter van een ronde platine
γ
coniciteit
proces/materiaal
(Zie ook VM 111 “Materialen”)
A80 breukrek gemeten volgens norm EN 10002
Ag
gelijkmatige rek
E
elasticiteitsmodulus
F
kracht
Fdiep dieptrekkracht
Fkri maximaal overdraagbare kracht
Ra
ruwheid
Re
vloeigrens (ReL onderste; ReH bovenste)
Rp 0,2 0,2 % rekgrens
Rm treksterkte
σr
radiale spanning
σt
tangentiële spanning
figuur 1
symbolen bij een rond product (zie ook figuur 5.1)
figuur 2
symbolen bij een veelhoekig product
figuur 3
Een aantal symbolen bij matrijs en stempel
7
Hoofdstuk 1
Inleiding
Om fabricage door middel van omvormen te beschrijven,
kan gebruik worden gemaakt van het schema in figuur 1.1.
Aan het eind van deze publicatie zijn supplementen toegevoegd met betrekking tot materialen, alsmede machines
en gereedschappen. Deze supplementen zijn speciaal voor
de in deze publicatie behandelde processen een aanvulling
op de algemene voorlichtingspublicaties VM 111 “Materialen” en VM 112 “Machines en gereedschappen“.
Centraal staat het eigenlijke omvormproces: de rekken en
materiaalverplaatsingen waardoor een plaat (platine) tot
een product wordt omgevormd.
Deze komen tot stand door middel van een gereedschap,
aangedreven door een machine (pers). Contact met het
gereedschap dwingt de platine een bepaalde vorm aan te
nemen. De wederzijdse respons van de platine en het gereedschap op hun contact wordt bepaald door de eigenschappen van het platine- en het gereedschapmateriaal en
eventueel het contactmedium (smeermiddel).
In de praktijk wordt de rol van het omvormproces echter
vaak onderbelicht. Bij het voorbereiden van de fabricage
door omvormen gaat de meeste aandacht uit naar het
gereedschap en eventueel het productmateriaal dat moet
worden besteld. Het omvormproces krijgt men op de koop
toe en speelt zich min of meer onzichtbaar af in het gereedschap.
Het doel van deze publicatie is om de dieptrek-, kraagtreken strekprocessen beter te belichten.
Een goed inzicht in de wijze waarop het product uit een
plaat wordt gevormd, is een grote steun bij de fabricagevoorbereiding en eventueel het ontwerpen van producten.
Vaak is een product op verschillende manieren te maken
of juist helemaal niet. Inzicht in de processen helpt dan bij
het herkennen van de verschillende alternatieven en het
maken van een gefundeerde keuze daaruit.
Wij gaan bij al deze processen uit van metaalplaat met een
dikte <3 mm.
In deze publicatie worden eerst in hoofdstuk 2 de belangrijkste dieptrek-, kraagtrek- en strekprocessen beschreven.
De nadruk wordt gelegd op hoe deze processen verlopen
en met name wat er lokaal gebeurt. Als voorbeelden worden steeds eenvoudige ronde producten gebruikt.
Vervolgens wordt in hoofdstuk 3 beschreven hoe ook
andere productvormen kunnen worden geanalyseerd door
deze op te splitsen in eenvoudige basisvormen. In hoofdstuk 4 worden praktische procedures, tabellen en rekenwijzen gegeven om de maakbaarheid van producten vast
te stellen. In hoofdstuk 5 worden ten behoeve van het opstellen van een methodeplan regels gegeven voor het vinden van de platinevorm, de pers- en plooihouderkrachten,
alsmede de stempel- en matrijsafrondingen.
In hoofdstuk 6 worden voorbeelden gegeven van het
analyseren van de maakbaarheid van een aantal producten
uit de praktijk, terwijl in het laatste hoofdstuk een trouble
shoot lijst is opgenomen.
figuur 1.1 Schema voor het beschrijven van de fabricage door middel van omvormen
8
Hoofdstuk 2
Procesbeschrijving
2.1 Procesdefinities
Er zijn veel definities van dieptrekken, kraagtrekken en strekken in omloop. Een aantal definities gaat uit van een rond
product. Andere benadrukken één aspect, bijvoorbeeld dat
de wanddikte van een diepgetrokken product niet veel verschilt van de oorspronkelijke plaatdikte of dat de flens wordt
gestuikt. Dieptrekken en strekken is echter veel meer dan
het vervaardigen van ronde bekers (zie figuur 2.1).
Dieptrekken wordt uitgevoerd met een gereedschap dat in
het algemeen de volgende onderdelen bevat (zie figuur 2.3):
 stempel + tegenhouder;
 matrijs + plooihouder.
De plooihouder dient om het materiaal vlak te houden, als
het naar het gat in de matrijs wordt getrokken: het houdt
plooien in bedwang. De tegenhouder vergemakkelijkt het
uitnemen van een gevormd product.
figuur 2.3
Dieptrekgereedschap. De matrijs wordt ook wel
trekring genoemd, de tegenhouder ook wel uitwerper
kraagtrekken
figuur 2.1
Enkele diepgetrokken producten
Er worden hier ruimere definities gegeven. Dit wordt gedaan om later beter inzicht te krijgen in het vervaardigen
van complexe productvormen.
Een proces dat op dieptrekken lijkt - misschien niet op het
eerste gezicht - is kraagtrekken.
Kraagtrekken is: het proces waarbij materiaal van rond een
gat in een plaat, om een stempelrand wordt getrokken en
zo een kraag vormt.
De diameter van dat gat wordt daarbij groter, vandaar dat
ook de naam gatverwijding wordt gebruikt.
Bij de in deze publicatie behandelde processen moet er
onderscheid worden gemaakt tussen de eerste bewerking
en vervolgbewerkingen. Bij de eerste bewerking wordt er
uit een vlakke plaat een vorm geperst. Als het niet mogelijk is om de gewenste eindvorm in één keer te maken,
zullen er één of meerdere vervolgbewerkingen moeten
plaatsvinden.
strekken
2.1.1 Eerste bewerking
Het materiaal wordt om een stempel of in een vorm gedrukt zonder materiaaltoestroom. Dat wordt voorkomen
door het vastklemmen van het materiaal rondom de stempel. Bij dieptrekken stroomt er materiaal toe, bij strekken
niet.
Bij het persen van een driedimensionale vorm uit een plaat,
zijn er drie processen mogelijk (zie figuur 2.2):
 dieptrekken;
 kraagtrekken;
 strekken.
dieptrekken
Dieptrekken is: het persen van een vorm met een wand en
een bodem, uit een plaat. De wand ontstaat, doordat materiaal van buiten de omtrek van de wand naar een gat in
een matrijs wordt getrokken en over de rand van dat gat
gebogen.
Naast dieptrekken, wordt ook strekken gebruikt om een
vorm te maken uit plaat.
Strekken is: het persen van een vorm met wand en bodem
in een plaat, door het materiaal binnen de omtrek van de
wand te vervormen.
In de praktijk komt het voor dat een ‘ruimtelijk lichaam’
gemaakt wordt door materiaal binnen de omtrek (uit de
bodem) wat te strekken, en tegelijk materiaal toe te laten
stromen van buiten de omtrek (uit de flens). Het is dan
een combinatie van dieptrekken en strekken. Dit gebeurt
voornamelijk als de productbodem gewelfd is, of veel reliëf
heeft.
figuur 2.2 Dieptrekken (links), kraagtrekken (midden) en strekken (rechts)
9
2.1.2 Vervolgbewerkingen
Naast de drie besproken processen welke worden gebruikt
voor de eerste bewerking, worden er ook regelmatig de
volgende vervolgprocessen toegepast:
volgtrekken - trekkend
- stuwend
- omkeertrekken
Deze processen (zie ook figuur 2.4) hebben veel overeenkomsten met het verjongen van een buis of pijp.
duntrekken
Dit proces is eigenlijk een massief omvormproces (zie ook
figuur 2.5 - links). Denk hierbij aan bijvoorbeeld draadtrekken. De wand van het product wordt als het ware door een
treksteen met een ringvormige opening getrokken, waarbij
de wand dunner wordt gemaakt en het product hoger. Dit
proces wordt ook wel strijken of wandstrekken genoemd.
kalibratie
Bij het dieptrekken, kraagtrekken en strekken mogen de
stempel- en matrijsafrondingen niet te klein zijn, omdat
anders het proces niet goed verloopt.
Wanneer de gevraagde productafrondingen erg klein zijn,
moet het product met een extra bewerking worden gekalibreerd. De bodemafronding kan bijvoorbeeld worden verkleind door de bodem terug te duwen (materiaal te veel),
zie figuur 2.5 midden, of door de wand en bodem te strekken (materiaal te weinig), zie figuur 2.5 rechts.
Bij het terugduwen van de bodem moet de wand goed
worden opgesloten, omdat deze anders kan gaan knikken.
De eindnauwkeurigheid is echter groter.
figuur 2.4 Volgtrekken: trekkend (links), stuwend (midden) en omkeertrekken (rechts)
figuur 2.5 Duntrekken (links), kalibratie met materiaal teveel (midden) en te weinig (rechts)
10
2.2 Lokale procesbeschrijving; ‘gedachtecirkels’
In deze paragraaf wordt nader kennis gemaakt met wat er
lokaal in een plaat tijdens een vervormingsproces gebeurt.
Aangeraden wordt om eerst in publicatie VM 111 “Materialen” kennis te nemen van de begrippen rek en spanning
en van het materiaalgedrag onder belasting in het algemeen: elastische en plastische vervorming. Daar worden
ook de verschillen tussen insnoeren, scheuren en breuk
duidelijk gemaakt.
Hier worden enkele hulpmiddelen voor de lokale rekbeschrijving geïntroduceerd, namelijk de zogenoemde
‘gedachtecirkels’ en het ‘rekwegdiagram’.
De ‘gedachtecirkels’ zijn een middel om de lokale rekken in
een plaat te laten zien. Neem een plaat in gedachten en denk
daarop een cirkel getekend, een ‘gedachtecirkel’. Als de
plaat van vorm verandert, zal de cirkel dat ook doen, op dezelfde manier als het oppervlak van de plaat (zie figuur 2.6a).
In het meest algemene geval wordt de cirkel een ellips. Uit
het verschil tussen de lengte van de assen en de oorspronkelijke cirkeldiameter, volgt de rek.
Oorspronkelijke diameter: do
Na vervormen:
- lengte langste as: l1
- lengte korte as: l2
! In het kwadrant rechtsboven (I) van het rekwegdiagram
zijn de rekken e1 en e2 beide groter dan nul. Deze wijze
van vervormen wordt bi-axiaal strekken genoemd. Omdat
het volume constant is bij plastisch vervormen, wordt de
plaat dunner.
! Als e2 nul is, is er sprake van een vlakke rek toestand.
Deze treedt onder andere op bij het persen van lange rillen.
In de vlakke rek toestand zijn de vervormingen die een
plaat kan ondergaan zonder dat deze insnoert het kleinst.
! In het kwadrant linksboven (II) van het rekwegdiagram,
zie figuur 2.6b, wordt een gedachtecirkel langer (e1 > 0)
en smaller (e2 < 0). Dit treedt op als er aan een plaat
getrokken wordt in één richting en loodrecht daarop, in
het vlak van de plaat, geduwd. Doordat e1 en e2 tegengesteld zijn, zal de plaat niet veel dunner of dikker worden.
Wanneer in een rekwegdiagram de waarden worden
uitgezet van de rekken waarbij het materiaal het begeeft,
krijgen we een zogenaamde grensvervormingskromme (zie
figuur 2.7). Er worden grensvervormingskrommen gemaakt
tot aan het insnoeren van het materiaal, maar ook tot aan
scheuren.
In figuur 2.7 is te zien dat de mogelijke vervorming het
kleinst is in de vlakke rek toestand (e2 = 0). De kromme
kan worden gebruikt om te controleren hoe veilig een
proces is. Men moet zich echter goed bewust zijn, dat de
precieze ligging van de kromme afhangt van de rekweg
(bijvoorbeeld of de verhouding e1/e2 constant is of verandert
tijdens het vervormen).
Dan is de lokale rek:
e1 = (l1–do)/do.100 %
e2 = (l2–do)/do.100 %
De zo uitgerekende rek wordt maatrek genoemd. Er is nog
een andere rekdefinitie, de ware of natuurlijke rek:
ε1 = ln(l1/do)
ε2 = ln(l2/do)
Een belangrijk verschil tussen de twee definities is dat de
ware rek van twee achtereenvolgende vervormingsstappen
mogen worden opgeteld om de totale rek te vinden en de
maatrek niet.
De rekken kunnen ook in een rekwegdiagram worden weergegeven. Dat laat zien hoe de rekken tijdens het proces
veranderen (zie figuur 2.6b).
figuur 2.6
Voorbeelden van een 'gedachtecirkel' (a) en een
rekwegdiagram (b). De grootste positieve rek wordt
in het diagram altijd uitgezet langs de verticale as
2.3 Totale procesbeschrijving voor ronde
producten; krachten en procesgrenzen
2.3.1 Dieptrekken (eerste trek)
rekken en spanningen
Het eerste wat er gebeurt wanneer de stempel in de platine
wordt gedrukt, is dat het materiaal tussen stempelrand en
matrijsrand wordt gestrekt (zie figuur 2.8a).
figuur 2.7
Voorbeeld van een grensvervormingskromme
figuur 2.8
a): het begin van het proces: strekken van de bodem rond de stempel en de matrijsrand; b): het
eigenlijke dieptrekken
Bij de bodemafronding (neus) kan het materiaal niet in de
omtrekrichting worden gerekt, zodat de rek et in de omtrekrichting (ofwel de tangentiële richting) nul is (zie figuur 2.9).
In radiale richting wordt het materiaal wel gerekt. Er heerst
een vlakke rek toestand.
Pas daarna begint het echte dieptrekken (zie figuur 2.8b):
de flens wordt naar de matrijsrand en in de trekspleet getrokken. Als de beginradius van de platine rpl is en de productradius rp, dan wordt hun verhouding de dieptrekverhouding β genoemd: β = rpl/rp.
De flens wordt, wanneer die naar de matrijsrand wordt ge-
11
figuur 2.9
Dieptrekken: ‘gedachtecirkels’ (links), rekwegdiagram (midden) en de spanningstoestand in de flens (rechts)
trokken, gestuikt. Er werkt in de radiale richting een trekspanning σr, in de omtrekrichting een stuikspanning σt (zie
figuur 2.9). Een ‘gedachtecirkel’ wordt dus langer en smaller.
De grootste rek is de stuikrek. Daardoor wordt het materiaal wat dikker, wanneer het dichter bij de matrijsrand
komt. Wanneer het materiaal over de matrijsrand wordt
gebogen en vervolgens in de trekspleet weer recht wordt
getrokken, wordt het materiaal weer dunner. Bij de stempelrand zal door het strekken aan het begin, de wand wat
dunner worden (zie figuur 2.10). Bij benadering is gemiddeld over de wand, de dikte gelijk aan de oorspronkelijke
plaatdikte.
Dit wordt gebruikt om de grootte van de platine te bepalen
voor een dieptrekproduct. In § 5.2 wordt daar verder op
ingegaan.
zakelijk kwaad. Door de wrijving tussen plooihouder en
materiaal wordt de dieptrekverhouding kleiner.
primaire en secundaire plooien
De plooien die in de flens ontstaan, noemt men primaire
(eerste orde) plooien. Er kunnen ook plooien ontstaan bij
de matrijsafronding of in de trekspleet. Deze worden secundaire (tweede orde) plooien genoemd. Dit treedt vooral op
bij gereedschappen met een grote matrijsafronding of een
grote trekspleet, zoals bij het trekken van kegelvormige
producten (zie figuur 2.11). De plooihouder werkt alleen
op de flens, niet op het vrijliggend of -hangend materiaal
dat nog verder wordt gestuikt. Een remedie is het verhogen van de spanning in de radiale richting door een hogere
plooihouderdruk (op de flens) of een trekril.
figuur 2.11 a): Primaire plooien in de flens; b): Secundaire
plooien in de wand
krachten
Bij het dieptrekken van een rond product wordt de flens
gestuikt, over de trekring gebogen en daarna weer recht
getrokken in de trekspleet.
figuur 2.10 Profiel van de wand- en bodemdikte van een rond
dieptrekproduct. Dikte uitgangsmateriaal:
so=1,50 mm
plooien
De stuikspanning in de flens kan plooien veroorzaken. Dat
is des te eerder het geval, naarmate het materiaal dunner
is. Plooien kunnen niet alleen leiden tot product afkeur,
maar ook kan het gereedschap worden beschadigd, wanneer de plooien door de trekspleet worden getrokken.
Om de flens vlak te houden wordt een plooihouder gebruikt.
Dat is een dikke plaat die samen met de matrijs het materiaal opsluit (zie figuur 2.2). De plooihouder is een nood-
De krachten die hierbij moeten worden overwonnen, zijn:
F1 - De kracht om de flens te vervormen;
F2 - De kracht om de wrijving tussen platine en
matrijs/plooihouder te overwinnen;
F3 - De kracht om de platine over de matrijsrand te buigen
en weer recht te trekken in de trekspleet;
F4 - De kracht om de wrijving tussen platine en matrijsrand
te overwinnen.
Figuur 2.12 geeft aan waar deze krachten optreden.
Deze vier krachten resulteren in de totale dieptrekkracht
Fdiep. Deze kracht moet door de pers worden geleverd. Via
de stempel, de bodem en de wand - voor zover die al is
gevormd - van het product wordt deze overgedragen aan
het materiaal dat naar binnen wordt getrokken. De
belasting van de wand mag niet zo groot worden dat deze
bezwijkt.
12
figuur 2.12 Plaats waar de krachten bij het dieptrekken
optreden
Wanneer de dieptrekkracht Fdiep groter is dan de grootste
kracht die de wand kan overdragen Fkri, scheurt het product.
Als we de wand vergelijken met een trekstaaf, met een begindoorsnede van 2π.rp.so en treksterkte 1,15.Rm (vlakke rektoestand), zien we dat de maximaal overdraagbare kracht
bij benadering gelijk is aan:
Fkri ≈ 2π.rp.so.1,15.Rm
hierbij
rp =
so =
Rm =
is:
inwendige productstraal;
materiaaldikte;
treksterkte.
Als de wrijving tussen stempel en product groot is (geen
smering; opgeruwd stempel), wordt het product als het
ware tegen de stempel aangeplakt. Dit is gunstig voor de
krachtoverdracht van de stempel op het product: de kracht
wordt via wrijving tussen wand en stempel overgedragen
en de bodem wordt ontlast.
dan wel in het vlak van de plaat laat rekken. Een maat
daarvoor is de normaalanisotropie.
De normaalanisotropie rα of ‘r-waarde’ is de verhouding
van de rek in de breedte en de dikte bij een trekproef met
een strip die onder een hoek α met de walsrichting uit een
plaat is gehaald. Een rα groter dan één betekent dat de
strip een hogere weerstand heeft tegen rek in de dikte dan
in de breedte. Wanneer rα kleiner is dan één, is dat net
andersom.
De rα waarden gemeten in verschillende richtingen (bijvoorbeeld loodrecht of evenwijdig met de walsrichting) zijn
meestal niet aan elkaar gelijk.
Wanneer dat wel het geval is, wordt het materiaal planair
isotroop genoemd.
De gemiddelde normaalanisotropie van een plaatmateriaal
wordt berekend uit de rα in de walsrichting, loodrecht daarop
en onder een hoek α=45º daarmee: –r=¼(r0+2.r45+r90).
Dit gemiddelde wordt net als rα ook wel ‘r-waarde’ genoemd.
Bij dieptrekken wordt de stuik in de flens gecompenseerd
door de radiale rek - de flens vervormt voornamelijk in het
vlak van de plaat. De wand kan echter door de aanwezigheid van de stempel niet vervormen zonder een rek in de
dikterichting. Een normaalanisotropie groter dan één bemoeilijkt dus het vervormen van de wand, waardoor deze
sterker is. Dit is gunstig voor een grote dieptrekverhouding.
Goed dieptrekbaar vervormingsstaal heeft bijvoorbeeld een
r90-waarde van 1,6 of hoger (zie VM 111).
vlakte-anisotropie en oorvorming
Wanneer de normaalanisotropie rα niet in elke richting (bijvoorbeeld loodrecht of evenwijdig aan de walsrichting) hetzelfde is, is de dikterek van de flens niet rondom hetzelfde
en wordt de productrand rondom niet even hoog. Dit wordt
oorvorming genoemd (zie figuur 2.13). Een maat voor de
verschillen in rα is de vlakte-anisotropie ∆r=½(r0–2.r45+r90).
Naarmate ∆r meer van nul afwijkt, zal de oorvorming sterker
zijn. Voor een rondom even hoog product, moet de rand
worden afgesneden.
procesgrenzen
Een product is alleen maakbaar wanneer Fdiep kleiner is dan
Fkri.
Wanneer we een steeds grotere platine willen dieptrekken
met hetzelfde gereedschap, dan wordt de dieptrekkracht
Fdiep steeds groter, maar Fkri blijft gelijk. Bij een bepaalde
platinegrootte wordt de wand overbelast en scheurt deze.
Omdat de wand net boven de stempelafronding het dunst
is, treedt scheuren meestal daar op. De bodem wordt er
als het ware uitgedrukt.
Er is bij elke productradius rp een maximale platineradius
rpl,max die nog kan worden getrokken. De verhouding van
deze radii wordt de maximale dieptrekverhouding βmax genoemd:
βmax = rpl,max/rp
Omdat voor een hoger product, een grotere platine nodig
is, is er dus ook voor elke productradius, bij gelijkblijvend
materiaal, een maximale maakbare producthoogte hp,max.
Hoe groot βmax is, hangt af van:
 het betreffende materiaal;
 de wrijving;
 de verhouding van de productradius (productgrootte) en
de plaatdikte;
 de matrijs- en stempelafronding.
invloed van de materiaaleigenschappen op het dieptrekproces
normaalanisotropie
Materiaal waarvan de eigenschappen in elke richting hetzelfde zijn, wordt isotroop genoemd. Zijn de eigenschappen
ongelijk, dan wordt het anisotroop genoemd (zie ook VM 111
“Materialen”). Een belangrijke eigenschap voor dieptrekken
is, in hoeverre plaatmateriaal zich bij voorkeur in de dikte,
figuur 2.13 oorvorming
Bovendien moet er worden uitgegaan van een grotere platinediameter dan theoretisch nodig is. De dieptrekverhouding β wordt daardoor ook groter, waardoor het proces
kritischer wordt.
versteviging
Tijdens plastisch vervormen neemt de vloeispanning van
het materiaal toe. Dit wordt versteviging genoemd. Een
maat daarvoor is de ‘n-waarde’ (zie VM 111 “Materialen”).
Een vuistregel is dat het materiaal met de grootste verhouding van treksterkte Rm en rekgrens Rp 0,2 de grootste
‘n-waarde’ heeft.
Door de versteviging wordt de wand sterker, maar tegelijk
neemt de vloeispanning in de flens tijdens het dieptrekken
toe. Deze twee effecten houden elkaar in evenwicht.
In het algemeen geldt dat een hogere n-waarde een kleine
positieve invloed heeft op de dieptrekbaarheid bij één-staps
processen of de eerste trek bij volgtrekken. Een hoge
n-waarde van bijvoorbeeld 0,5 (zoals bij austenitisch roestvast staal) kan een lage normaalanisotropie (van bijvoorbeeld één) compenseren. Bij het volgtrekken is een hoge
n-waarde echter ongunstig. Bij iedere trek wordt het materiaal verder gestuikt. De dieptrekkracht zal sterker toenemen dan bij een materiaal met een lagere n-waarde, dat
minder sterk verstevigt.
13
kracht-wegverloop
De versteviging heeft duidelijk invloed op het kracht-weg
verloop bij het persen. Door de versteviging neemt de dieptrekkracht toe tijdens de slag. Omdat het resterende deel
van de flens dat nog naar binnen wordt getrokken steeds
kleiner wordt, neemt de dieptrekkracht aan het einde van de
slag echter toch weer af.
Nu is het zo dat hoe groter de n-waarde is, des te later
tijdens het proces de dieptrekkracht z'n maximum bereikt
(zie ook figuur 2.14).
trekken, spreekt voor zich. De invloed van de verhouding
van de productradius en plaatdikte op βmax is minder vanzelfsprekend.
De maximaal overdraagbare kracht Fkri is evenredig met de
plaatdikte. De kracht voor het stuiken en buigen van de
platine zijn ook evenredig met de plaatdikte. De wrijvingskracht hangt weliswaar af van het platine-oppervlak, maar
niet van de plaatdikte. Wanneer de platine uit dunner, maar
verder gelijk materiaal wordt genomen en stempel en matrijs gelijk blijven, zal de totale dieptrekkracht Fdiep in verhouding minder afnemen dan de maximaal overdraagbare
kracht Fkri. Hierdoor wordt βmax kleiner naarmate het materiaal relatief dunner is. Bovendien neemt de rol van de wrijving toe.
Dit effect wordt nog versterkt, doordat dunner materiaal
eerder tot plooien neigt. Daardoor kan er een hogere plooihouderdruk PN nodig zijn. Dit werkt ook nadelig op βmax.
invloed van de matrijs- en stempelafronding
De buigkracht en dus ook de dieptrekkracht, is kleiner
naarmate de matrijsafronding groter is. Dit is gunstig. Een
grote matrijsafronding verhoogt echter weer de kans op
secundaire plooien in het tussen de plooihouder en stempel
vrijliggende deel van de wand.
figuur 2.14 Invloed van de versteviging op het kracht-wegverloop. Afgebeeld is het gemeten kracht-wegverloop voor een product met een dieptrekverhouding β=1,8 en straal rp=25 mm uit 1 mm
dik aluminium met de minste versteviging, staal
en roestvast staal, met de meeste versteviging
invloed van de wrijving
Een lage wrijving tussen platine en plooihouder c.q. matrijs
verlaagt de dieptrekkracht en is dus gunstig.
Daarentegen is juist een hoge wrijving met de stempel gunstig. Zoals hiervoor al gezegd, verbetert dat de grip van de
stempel op de productbodem en -wand. Daardoor is de
belasting die kan worden overgedragen hoger en dus de
maximale toegestane dieptrekkracht Fdiep groter.
invloed van de verhouding van de productradius en de
plaatdikte
Dat materiaalsoort en wrijving van invloed zijn op het diep-
figuur 2.15
Naarmate de stempelafronding kleiner is, treedt er een
grotere rekconcentratie in de beginfase op bij de stempelrand. De maximaal overdraagbare kracht gaat dan omlaag
en dus ook βmax.
Een te grote afronding leidt tot plooivorming.
Richtwaarden voor de stempel- en matrijsafrondingen staan
in § 5.4.
niet-ronde producten
Bij een hoek in een niet-rond product worden zowel de
stuikrekken in de flens, als de belasting van de wand uitgespreid over de rechte gedeelten ernaast. Daardoor kan
de verhouding tussen producthoogte en hoekradius veel
groter zijn dan bij een rond product mogelijk is.
2.3.2 Kraagtrekken
Bij kraagtrekken wordt het materiaal van rond een gat,
onder de stempel, naar de stempelrand getrokken. Het
materiaal moet daarbij in de omtrekrichting worden gerekt.
Er treedt ook radiale verkorting (loodrecht op de omtrek)
op, maar die is klein in vergelijking met de omtrekrek.
Dit komt doordat er een radiale trekspanning nodig is om
de rand van het gat naar de rand van de stempel te
trekken (zie figuur 2.15).
Kraagtrekken: rekken (midden) en spanningen aan de rand (rechts). N.B.: De grootste positieve rek wordt
in een rekwegdiagram uitgezet langs de verticale as
14
Om de omtrekrek te compenseren (het volume van het
materiaal blijft gelijk!) wordt het materiaal dunner, aan de
rand van het gat het meest. Dit leidt tot insnoeren en/of
ontstaan van scheuren aan de rand.
De kraaghoogte die kan worden gerealiseerd, wordt beïnvloed door de afwerking van de rand van het gat. Een harde
rand, kerfjes, insluitsels en bramen kunnen voor voortijdig
inscheuren zorgen.
2.3.3 Strekken
Bij het strekken wordt het materiaal alleen binnen de omtrek
van de trekring vervormd. De plaat wordt buiten de omtrek
zodanig vastgeklemd, dat er geen materiaal toe kan stromen.
Het extra oppervlak dat nodig is voor het persen van een
vorm in een vlakke plaat, komt geheel uit de afname van
de dikte.
Dit is eigenlijk net zo als bij een trekproef, alleen wordt er
nu in meer dan één richting aan de plaat getrokken. Als
we een halve bol persen, zal precies in het midden de rek
in alle richtingen - in het vlak van de plaat - even groot zijn
(zie figuur 2.16).
Aan de rand van de halve bol kan de plaat niet in de omtrekrichting (ofwel de tangentiële richting) deformeren. De
plaat rekt alleen in de radiale en dikte richting. Men noemt
dit wel een vlakke rektoestand. Een van de rekcomponenten - hier is dat de omtrekrek - is dan gelijk aan nul.
Bij het strekken neemt het productoppervlak toe, wat ten
koste gaat van de dikte. Als de stempel in de plaat wordt
gedrukt, zal net als bij een trekstaaf de plaat na enige tijd
ergens insnoeren. De rek concentreert zich daar. De plaat
wordt er snel dunner en tenslotte ontstaat er een scheur.
Materiaal dat niet taai is, kan overigens al scheuren, voordat er een insnoering ontstaat.
Algemeen geldt dat het vermogen om de rekken (dikte-afname) uit te smeren, dat wil zeggen een hoge versteviging
(n-waarde), en een grote taaiheid gunstig zijn om een diepe
vorm te persen.
De wrijving heeft veel invloed op de verdeling van de
rekken, vooral bij dunne plaat. Tijdens het persen komt
een steeds groter deel van de plaat tegen de stempel aan
te liggen. Waar stempel en plaat elkaar raken, kan wrijving
het glijden van de plaat over de stempel belemmeren. De
rekken concentreren zich dan in het steeds kleiner wordende
deel dat nog geen contact maakt. Hoe meer wrijving, des
te sterker dit effect is en des te eerder de plaat scheurt.
2.3.4 Vervolgbewerkingen
volgtrekken
Bij volgtrekken wordt uit een product - met wand en bodem - een nog smaller en hoger product gevormd (zie figuur 2.17). De uiteindelijke wand tussen 1" en 3" wordt
gevormd uit de gehele oorspronkelijke wand tussen 1 en 2
en een deel van de bodem tussen 2 en 3.
Het materiaal tussen 2 en 3 is bij de eerste trek niet of
nauwelijks vervormd en gedraagt zich in de volgtrek als
flensmateriaal bij een eerste trek.
Het materiaal tussen 1 en 2 is al vervormd en zal door
versteviging aanzienlijk sterker zijn geworden, het meeste
aan de rand. Naar de rand toe is het materiaal ook dikker
geworden (zie figuur 2.10).
Het materiaal tussen 1 en 2 wordt bij volgtrekken eerst gebogen en weer rechtgetrokken, daarna gestuikt (overgang
van 2 naar 2') en vervolgens weer gebogen en rechtgetrokken in de trekspleet (overgang van 2' naar 2").
De extra stuikrek door het volgtrekken is tussen 1" en 2"
overal gelijk (vergelijk met het verjongen van buis!). Omdat
tussen 1 en 2 naar de rand toe het materiaal sterker en
dikker wordt, neemt de dieptrekkracht tijdens de slag toe.
Scheuren van de bodemafronding bij 3" treedt vaak pas op
aan het einde van de slag. Soms ontstaan er aan het einde
van de slag, wanneer de rand wordt gebogen, langsscheuren in het materiaal.
Voor het volgtrekken zijn een lage versteviging en een
hoge normaal-anisotropie gunstig.
De kracht die nodig is voor het tweevoudige buigen en
weer rechttrekken, is kleiner wanneer een conische matrijs
in plaats van een platte wordt gebruikt (zie figuur 2.18).
Het is dan gunstig om in de eerste trek het product bij de
bodem eveneens een schuine wand te geven.
Voor de hoek van het conische gedeelte zijn waarden tussen 30 en 45º het meest gebruikelijk. Bij een kleinere hoek
neemt het gevaar van secundaire plooien in het conische
gedeelte toe.
figuur 2.18 Van links naar rechts: trekkend volgtrekken met
een platte matrijs, met een conische matrijs en
omkeertrekken (- - - =product na de eerste trek)
figuur 2.16 Strekken: rekken (midden) en spanningen in het midden en aan de rand (rechts)
15
figuur 2.17 Volgtrekken: product voor, tijdens en na de bewerking (links), de rekken (midden) en de analogie met het verjongen
van een buis (rechts)
omkeertrekken
Bij het omkeertrekken of stulptrekken (zie figuur 2.18)
wordt het product bij de tweede trek binnenste buiten gekeerd. Het belangrijkste verschil met het hiervoor behandelde trekkend volgtrekken is dat het materiaal slechts éénmaal gebogen en weer rechtgetrokken hoeft te worden.
Door de 180º buiging kan er een trekril effect ontstaan,
waardoor secundaire plooien worden tegengegaan en het
proces met name geschikt is voor het persen van kegel- en
bolvormige producten.
De eerste en tweede (stulp)trek kunnen in één gereedschap
worden uitgevoerd, mits de pers een drievoudige actie
heeft (plooihouder, stempel voor de eerste en omkeerslag)
met een lange slag. Nadeel van dergelijk gereedschap is de
complexiteit.
16
Hoofdstuk 3
Basisvormen
3.1 Inleiding
Om een analyse van de maakbaarheid van een product te
vergemakkelijken, kan men de productvorm opsplitsen in
basisvormen: geometrische segmenten waarvan apart bekeken wordt of ze maakbaar zijn met een dieptrek-, kraagtrek- of strekproces.
afrondingen van de hoeksegmenten door een boog kunnen
worden benaderd. Dat hoeft natuurlijk niet altijd het geval
te zijn.
Figuur 3.5 bevat een voorbeeld van een productvorm met
lokale rek- en stuikzones.
tabel 3.1
Hoofdindeling van de basisvormen voor dieptrekken naar de productomtrek
basisvorm
zie figuur
deformatiezones (in flens)
cirkel
met bodem binnen de omtrek
3.2a
stuikzone
Bij dieptrekken wordt de productwand gevormd uit de flens
die naar de matrijsrand wordt getrokken. Bij kraagtrekken
wordt een kraag gemaakt door materiaal rond een gat om
de stempel te trekken. Bij strekken wordt de productwand
gevormd uit materiaal dat zich binnen de omtrek van de
matrijsrand bevindt.
hoeksegment met stuikzone
3.1 & 3.3a
dat bestaat uit twee lijnstukken
verbonden door een boog, die
hol is gezien vanaf de bodem
stuikzone +
buigzones
buigsegment
dat bestaat uit een lijnstuk
buigzone
Deze processen kunnen in principe alle met dezelfde matrijs en stempel worden uitgevoerd, zoals al in figuur 2.2
te zien was. Welk proces plaatsvindt hangt af van de platinevorm, -grootte en de plooihouderdruk (of inklemming
van de plaat).
hoeksegment met rekzone
3.1 & 3.3b rekzone +
dat bestaat uit twee lijnstukken
buigzones
verbonden door een boog, die
bol is gezien vanaf de bodem
cirkel
met bodem buiten de omtrek
3.1
3.2b
rekzone
3.2 Basisvormen voor dieptrekken
De hoofdindeling van de basisvormen voor dieptrekken
wordt gemaakt naar de wijze van vervorming van de flens.
Dit wordt hieronder toegelicht.
Bij het dieptrekken vindt materiaaltoevoer plaats naar de
matrijsrand om daaroverheen te worden getrokken en zo de
productwand te vormen. Men kan nu drie wijzen van materiaaltoevoer onderscheiden, namelijk die met (tangentiële)
stuik, rek of geen van beiden in de flens (zie figuur 3.1).
Of er stuik of rek optreedt hangt af van de vorm van de
productomtrek. Is deze hol vanaf de bodem gezien, dan
stuikt de flens.
Is deze bol, dan rekt de flens. Is deze recht, dan treedt
geen van beide op en wordt het materiaal alleen over de
matrijsrand gebogen en weer rechtgetrokken om de wand
te vormen (wat na eventueel stuiken of rekken van de flens
uiteraard ook gebeurt). Men spreekt dan van respectievelijk een stuik-, rek- of buigzone.
figuur 3.2
Cirkelvormige basisvorm met bodem binnen (a)
en buiten (b) de omtrek
Omdat de zones in de flens vloeiend in elkaar overgaan, is
het handig om in een basisvorm met een stuik- of rekzone
aan weerszijden daarvan een overgangszone te hebben.
Vandaar dat de hoeksegmenten bestaan uit een boog tussen
twee rechte stukken. In feite moet deze zo groot zijn, dat
aan de rand geen strekken of stuiken meer plaatsvindt.
Hierover zal later meer worden gezegd.
figuur 3.3
Figuur 3.2 toont de cirkelvormige basisvormen met respectievelijk de bodem binnen (een ronde beker) en buiten de
omtrek. Figuur 3.3 toont hoeksegmenten met respectievelijk een stuik- of rekzone. Figuur 3.4 laat zien hoe de radius rp en de openingshoek αh van de hoeksegmenten worden gedefinieerd. Er is stilzwijgend verondersteld dat de
Hoeksegment met stuikzone (a) en hoeksegment
met rekzone (b) voor dieptrekken
Deze hoofdindeling van basisvormen aan de hand van de
productomtrek kan verder worden verfijnd door ook rekening te houden met de vorm van de dwarsdoorsnede van
het product.
figuur 3.1
Dieptrekken
Een basisvorm voor dieptrekken is nu een deel van een
product met één stuik-, rek- of buigzone. Tabel 3.1 geeft
een overzicht van de hoofdindeling van de basisvormen
voor dieptrekken. De totale productomtrek kan altijd worden
beschreven met één of meerdere van deze basisvormen.
17
De dwarsdoorsnede van een product bestaat uit een flens,
wand en bodem. Deze kunnen ieder ook weer met basisvormen worden beschreven. De figuren 3.6 t/m 3.8 geven
een overzicht van de basisvormen voor de beschrijving van
de flens, wand en bodem van een product.
figuur 3.4
figuur 3.5
Definitie van radius rp en openingshoek αh van de
hoeksegmenten
figuur 3.7
Basisvormen voor beschrijving van de wand van
een product
figuur 3.8
Basisvormen voor beschrijving van de bodem van
een product
Dieptrekken van vierkante en rechthoekige productvormen
Een vierkant of rechthoekig product bestaat uit een speciale
symmetrische combinatie van basisvormen: Vier hoeksegmenten met al dan niet daartussen buigsegmenten (zie figuur 3.9). Ze komen veelvuldig voor en krijgen daarom
extra aandacht.
Bovenaanzicht van product met lokale stuikzones
(s) en rekzone (r)
figuur 3.9
Vierkante productvorm met zijden B; hoogte hp;
hoekradii rp
Bij benadering geldt dat de grens tussen de stuikzone en
de buigzone in de platine, een hoek van 45º maakt met de
matrijsrand, zie figuur 3.10.
figuur 3.6
Basisvormen voor beschrijving van de flens van
een product
De lengte waarover de stuikzones zich in de rechte wand
uitstrekken is dan gelijk aan hp. Als de productafrondingen
te dicht bij elkaar zitten, overlappen de stuikzones elkaar.
De vier hoeksegmenten zijn dan niet meer gescheiden door
figuur 3.10 a) De grens tussen de stuik- en buigzones in de platine maakt een hoek van 45º met de matrijsrand;
b) Bij een producthoogte hp treedt wel, bij een producthoogte hp' treedt geen overlapping van de stuikzones op
18
een buigsegment en mogen niet meer los van elkaar worden
beschouwd. Overlap treedt op als:
hp >0,5.B – rp
(3.1)
Hoeksegmenten overlappen elkaar des te eerder naarmate
rp/B groter is. Dat wil zeggen wanneer het product minder
scherpe hoeken heeft. In geval van een rond product,
treedt overlap - uiteraard - altijd op.
3.3 Basisvormen voor kraagtrekken
Net als voor dieptrekken kan men bij kraagtrekken aan de
hand van de vorm van de productomtrek ook basisvormen
onderscheiden. Het gaat om precies dezelfde basisvormen
als voor dieptrekken. Alleen zijn de erbij behorende vervormingen van de flens net omgekeerd: stuiken in plaats van
rekken en omgekeerd (vergelijk figuur 3.11 met figuur 3.1).
3.4 Basisvormen voor strekken
Ook voor strekken kan men basisvormen onderscheiden.
Men kan weer dezelfde basisvormen onderscheiden als
voor dieptrekken en kraagtrekken.
Bij strekken onderscheiden de basisvormen zich op de wijze
waarop de bodem wordt vervormd. Door de inklemming zal
aan de matrijsrand altijd een vlakke rektoestand heersen. De
wrijving is zeer belangrijk voor de verdeling van de deformatie van de bodem en vooral de verhouding tussen de omtrekrek en de radiale rek.
basisvorm
deformatiewijze
rond
→ tangentiële (d.w.z. in omtrekrichting)
en radiale rek (zie § 2.3.3)
bol hoeksegment
(zie fig. 3.4, links)
→ tangentiële en radiale rek
langwerpig segment → vlakke rektoestand
(rilvorm)
hol hoeksegment
→ tangentiële stuik en radiale rek
(zie fig. 3.4, rechts)
figuur 3.11 Hoeksegment met rekzone (links) en hoeksegment met stuikzone (rechts) voor kraagtrekken
19
Hoofdstuk 4
Maakbaarheid
4.1 Inleiding
Als men een product wil maken, kunnen de volgende
vragen worden gesteld:
 Is het product maakbaar door middel van dieptrekken,
kraagtrekken of strekken, en zo ja, hoe ziet het proces
eruit;
 welke platinevorm is daarvoor nodig;
 welke gereedschapafrondingen en trekspleet zijn toelaatbaar;
 hoe groot moet de plooihouderdruk zijn;
 hoe groot is de benodigde perskracht.
In dit hoofdstuk wordt behandeld hoe de maakbaarheid van
een product kan worden beoordeeld. Er worden daarbij diverse praktische hulpmiddelen zoals tabellen en grafieken
verstrekt.
De andere punten worden in hoofdstuk 5 behandeld.
Men moet bedenken dat het steeds om indicaties gaat. In
de praktijk kunnen zelfs door kleine variaties in materiaaleigenschappen en/of procesomstandigheden, in de grensgebieden problemen ontstaan met de maakbaarheid. Hou
daar rekening mee bij het ontwerpen van het product c.q.
productieproces en ga niet op de grenzen zitten.
Er wordt vanuit gegaan dat een product(deel) door dieptrekken, kraagtrekken of strekken wordt gemaakt, maar
niet een combinatie daarvan.
De werkwijze is dat eerst de productvorm wordt geanalyseerd en opgedeeld in basisvormen. Vervolgens wordt
gekeken of deze te maken zijn. Er zullen ook regels worden gegeven voor overlappende basisvormen.
Maar allereerst, wat is maakbaarheid?
Een product is maakbaar wanneer er bij het vervaardigen
geen falen of defecten optreden.
Met falen wordt elke wijze van scheurvorming in het product bedoeld. Als er een scheur ontstaat, is het gekozen
omvormproces duidelijk niet succesvol, vandaar: falen.
Defecten zijn bijvoorbeeld een te grote oppervlakte verruwing, afname van de wanddikte door een insnoering, of
vorm- en maatafwijkingen, waardoor het product moet
worden afgekeurd. Of een wanddikte-afname een defect
is, hangt af van de productspecificaties. In principe kan elk
defect als criterium voor de maakbaarheid worden gekozen,
naast falen (zie figuur 4.1).
figuur 4.1
4.2.1 Ronde producten
Het belangrijkste gegeven is de maximale dieptrekverhouding βmax. Dit is de verhouding tussen de radius rpl van de
grootste platine die nog kan worden getrokken bij een bepaalde materiaaldikte en de productradius rp:
(4.1)
βmax = rpl,max/rp
Als de platineradius groter is dan βmax.rp, scheurt het product bij de stempelrand. Het product kan zonder volgtrekken niet worden gemaakt.
De beoordeling van de maakbaarheid van ronde producten
komt bijna altijd neer op een berekening van de platinegrootte om de dieptrekverhouding β te bepalen. In § 5.2
wordt behandeld hoe de platinegrootte kan worden berekend voor tal van productvormen.
Vuistregels voor de dieptrekverhouding van cilindrische
producten met en zonder flens zijn:
cilindrisch product zonder flens:
β = √ 1+2hp/rp
(4.2)
cilindrisch product met flens:
β = √ (rf l/rp)² + 2hp/rp
(4.3)
In veel literatuur worden waarden van βmax voor verschillende materialen gegeven. Belangrijk is dat goed wordt
gekeken op welke relatieve plaatdikte (de verhouding tussen de plaatdikte so en productradius rp) deze betrekking
hebben.
Vaak wordt niet de bijbehorende relatieve plaatdikte gegeven, maar de relatieve productdiameter δp. Dit is de verhouding tussen productdiameter dp en plaatdikte so:
(4.4)
δp = dp/so = 2.rp/so
Ook komt het voor dat βmax wordt opgegeven voor een bepaalde relatieve platinediameter:
δpl = dpl/so = 2.rpl/so
(4.5)
dpl is de platinediameter
De matrijs- en stempelafrondingen rma en rsa worden meestal
niet vermeld, zodat moet worden aangenomen dat deze
gangbare waarden hebben. Over wat gangbare waarden
zijn volgt in § 5.4 meer. Hetzelfde geldt voor de smering.
In tabel 4.1 zijn voor een aantal materialen richtwaarden
gegeven voor de mogelijke maximale dieptrekverhouding
(βmax) behorende bij een bepaalde relatieve productdiameter δp (tevens is ook de δpl aangegeven) onder gunstige
wrijvingscondities.
Wanneer de dieptrekverhouding bekend moet zijn voor een
andere δp, kan figuur 4.3 worden gebruikt. Deze geeft een
indicatie van het verband tussen βmax en δp. De invloed van
de omstandigheden, vooral van de wrijving, is groter naarmate het materiaal relatief dunner is.
Falen (links) en een mogelijk defect: plooien (rechts)
4.2 Maakbaarheid voor dieptrekken
De eerste stap is de analyse van de productvorm. Van bovenaf gezien, zijn er drie hoofdproductvormen (zie figuur 4.2):
 rond;
 niet rond, zonder rekzone;
 niet rond, met rekzone.
figuur 4.3
figuur 4.2
Productvormen: rond (links), zonder rekzone
(midden) en met rekzone (rechts)
Maximale dieptrekverhouding βmax versus de relatieve productdiameter δp, met lijn a goed dieptrekbaar materiaal, goede smering en lijn b matig
dieptrekbaar materiaal, slechte smering (lit.[1])
20
tabel 4.1
Maximale dieptrekverhouding βmax voor een aantal materialen (behorende bij de vermeldde δp en δpl)
materiaal
koudgewalst vervormingsstaal
Werkstoff-nummer
volgens DIN
βmax
δp
δpl
Fe P03
St 13
(NEN EN 10 130)
(DIN 1623)
1.0347
2,1
71
149
Fe P05
St 14
(NEN EN 10 130)
(DIN 1623)
1.0312
2,25
71
160
thermisch verzinkt vervormingsstaal
Fe P03 G
St 03 Z
(NEN EN 10 142)
(DIN 17162-1)
1.0350
2,0
50
100
Fe P06 G
(NEN EN 10 142)
1.0306
veredelstaal
C 45 Zr
austenitisch RVS
X 5 CrNi 18 9
304
(EU 88)
(AISI)
ferritisch RVS
X 6 Cr 17
430
(EU 88)
(AISI)
koper
SF-Cu F20
messing
aluminium
2,35
63
148
2,15
33
71
1.4301
2,1
71
149
1.4016
2,0
100
200
(DIN 17.670)
2.0080.10
2,1
100
210
CuZn28 F28
(DIN 17.670)
2.0261.10
2,2
100
220
CuZn37 F30
(DIN 17.670)
2.0321.10
2,1
100
210
EN AW-1050 O
Al99.5 W7
(EN 573)
(DIN 1745)
3.0255.10
1,95
50
97,5
EN AW-1050 H14
Al99.5 F11
(EN 573)
(DIN 1745)
3.0255.10
1,95
50
95,5
EN AW-2024 O
AlCuMg2 W
(EN 573)
(DIN 1745)
3.1364.10
2,0
71
142
EN AW-5005 O
AlMg1 W11
(EN 573)
(DIN 1745)
3.3315.10
1,85
100
185
EN AW-5754 O
AlMg3 W19
(EN 573)
(DIN 1745)
3.3535.10
1,95
50
97,5
volgtrekken
Als blijkt dat het product niet in één keer kan worden getrokken, zal men moeten gaan volgtrekken.
De dieptrekverhouding van een volgtrek wordt gegeven
door de verhouding van de stempelstraal in die trek en de
trek daarvoor (zie ook figuur 4.4).
De dieptrekverhouding van bijvoorbeeld de derde trek is:
(4.6)
β3 = rp,2/rp,3
De totale dieptrekverhouding na bijvoorbeeld drie trekken is:
βtot = β1.β2.β3 = (rpl/rp,1).(rp,1/rp,2).(rp,2/rp,3)
= rpl/rp,3 = rpl/rp
(4.7)
Tabel 4.2 geeft de maximale dieptrekverhouding per trek
voor redelijk tot goed dieptrekbaar materiaal voor ronde
producten.
In § 6.4 wordt een voorbeeld van volgtrekken gegeven.
conische producten
De geometrie van een conisch product ziet u in figuur 4.5.
Een maat voor de coniciteit is de hoek γ. Ingeval van een
cilindrisch product is de wand recht en is γ=0º. De meest
eenvoudige manier om een conisch product te maken is
met een gereedschap met een trekspleet ∆s = hp.tan γ.
figuur 4.4
Rond product zonder flens
tabel 4.2
Maximale dieptrekverhoudingen βi,max bij de ide volgtrek van redelijk tot goed dieptrekbaar materiaal (zoals
bijvoorbeeld staal Fe P03 en beter) voor ronde producten (lit.[1])
trek no.
βi,max voor ronde producten
δpl = 50 - 67
δpl = 67 - 100
δpl = 100 - 167
δpl = 167 - 333
δpl = 333 - 667
δpl = 667 - 1250
1
2,08 - 2,00
2,00 - 1,89
1,89 - 1,80
1,80 - 1,72
1,72 - 1,65
1,65 - 1,59
2
1,39 - 1,34
1,34 - 1,32
1,32 - 1,28
1,28 - 1,26
1,26 - 1,24
1,24 - 1,23
3
1,32 - 1,28
1,28 - 1,26
1,26 - 1,25
1,25 - 1,24
1,24 - 1,22
1,22 - 1,19
4
1,25 - 1,22
1,22 - 1,19
1,19 - 1,18
1,18 - 1,16
1,16 - 1,15
1,15 - 1,14
21
De maximaal maakbare producthoogte gaat dan natuurlijk
wel omlaag.
Een ander probleem is, dat het diepgetrokken deel van de
wand de neiging heeft om minder conisch te worden dan
het gestrekte deel (zie figuur 4.6c). Het verhogen van de
radiale trekspanning in de wand en een gereedschap met
een kegelvormige stempel en matrijs, geven een beter product te zien.
Producten met een hoek γ tot 10 à 15º kunnen op gelijke
wijze als een cilindrisch product worden diepgetrokken.
Voor producten met een schuinere wand kan beter van een
strekproces worden uitgegaan. Is het product daarvoor te
diep, dan moet een deel van de wand worden diepgetrokken, waarbij secundaire plooien moeten worden vermeden.
figuur 4.5
Product met een schuine wand en een flens
Naarmate de trekspleet groter is ten opzichte van de stempelstraal, duurt de strekfase aan het begin van het dieptrekproces langer (zie figuur 2.8a) en wordt er in die fase een
hogere wand gevormd (zie figuur 4.6a). Het deel van de
wand dat vervolgens door dieptrekken van de flens kan
worden gemaakt, wordt daarentegen lager. Dat komt, omdat de dieptrekkracht op een relatief kleiner stempel moet
worden overgedragen.
Bij het persen van een conisch product uit vervormingsstaal
(bijvoorbeeld Fe P05) met een relatieve trekspleet ∆s/rp<1,5
geldt de vuistregel dat het product niet scheurt zolang
rpl/(rp+½∆s)<βmax.
Diepe conische producten die geen of een relatief kleine
vlakke bodem hebben, kunnen met getrapte tussenvormen
worden diepgetrokken en vervolgens in de eindvorm worden geperst (zie ook figuur 5.4).
4.2.2 Niet ronde producten zonder rekzones
Niet ronde producten zonder rekzones zijn bijvoorbeeld
elliptische of ovale producten, maar ook veelhoekige producten. In deze paragraaf beperken we ons tot veelhoekige producten.
Deze bestaan uit meerdere basisvormen. Bij elke hoek
bevindt zich een hoeksegment met een stuikzone. Als de
stuikzones van twee naburige hoeken elkaar niet overlappen, bevindt zich tussen de twee hoeksegmenten ook nog
een buigsegment (zie figuur 3.10). Wanneer dat het geval
is, kunnen we de maakbaarheid van de hoeksegmenten elk
apart beoordelen. In alle andere gevallen beïnvloeden de
stuikzones elkaar, en moeten we ze als één geheel beschouwen. Een vuistregel voor het optreden van overlap is de al
genoemde vergelijking (3.1):
hp > 0,5.B–rp
bodemscheuren en wandscheuren
figuur 4.6
Conische producten van 0,7 mm dik vervormingsstaal Fe P05 die zijn geperst met een cilindrische
stempel en matrijs.
a. Geperst met een relatieve trekspleet ∆s/rp=0,13
(links) en 0,53 (rechts). De wand boven de
stippellijn is gestrekt, daaronder diepgetrokken;
b. Geperst met een relatieve trekspleet ∆s/rp=1,3
en een stempel met rp=25 mm. Links met een
platine met rpl=80 mm (met plooien) en rechts
met rpl=90 mm (zonder plooien);
c. Geperst met een gereedschap met een relatieve
trekspleet ∆s/rp=0,54 en een stempel met
rp=25 mm. Links met een platine met rpl=65 mm
(diepgetrokken gedeelte niet conisch) en
rpl=70 mm (diepgetrokken deel wel conisch)
Een probleem bij het dieptrekken van een schuine wand is
dat de wand vrij hangt tussen stempel en matrijs, terwijl
deze nog verder wordt gestuikt. Vooral bij dunne plaat
bestaat er dan gevaar op (secundaire) plooien. Een remedie
is het verhogen van de trekspanning in de radiale richting.
Dat kan door een hogere plooihouderdruk, het gebruik van
een trekril (zie § 5.5) of een grotere platine (zie figuur 4.6b).
Net als bij ronde producten, scheuren veelhoekige producten nabij de stempelrand, als de platine te groot is: bodemscheuren (zie figuur 4.7, rechts). Dit gebeurt aan het begin
van het proces, als het product nog ondiep is. Anders dan
bij ronde producten, kan er ook nog een ander soort
scheuren ontstaan: wandscheuren (zie figuur 4.7, links).
Dat zijn scheuren in de productwand in de hoeken niet ver
onder de matrijsafronding. Deze ontstaan nadat de kritieke
fase voor bodemscheuren al is gepasseerd. Vaak is het te
wijten aan het alleen bij de hoeken dikker worden van de
plaat. De plooihouder ligt dan alleen daar aan en houdt de
platine lokaal vast, ofwel het materiaal loopt vast in een te
nauwe trekspleet. Ook kan een te kleine matrijsafronding
rma wandscheuren veroorzaken.
figuur 4.7
Wandscheuren (links) en bodemscheuren (rechts)
platinevorm
Bij ronde producten ligt het voor de hand om een ronde
22
platine te nemen. Bij niet ronde producten is het kiezen van
een platinevorm minder eenvoudig. De ideale vorm zou men
die kunnen noemen, waarbij het product niet hoeft te worden nagesneden. Om die vorm te vinden, moet men de vervormingen tijdens het proces goed kennen of kunnen voorspellen. Dat is niet eenvoudig. De platinevorm heeft veel
invloed op enerzijds de maakbaarheid en anderzijds ook op
de kosten: materiaalverbruik, voor- en nabewerkingen.
Gegevens als de grootst maakbare producthoogte hebben
weinig praktische betekenis, als er niet bij staat welke
platinevorm daarbij hoort.
Men kan kiezen voor een eenvoudig te maken hoekplatine
(of naar wijze van vervaardiging: knipplatine) zonder afrondingen die qua vervormingen en materiaalverbruik niet geoptimaliseerd is.
Maar men kan ook kiezen voor een geoptimaliseerde platine,
een zogenaamde vormplatine (zie figuur 4.8).
Deze moet echter met een positie gestuurde scheidende bewerking (CNC pons-nibbelen, lasersnijden) of een speciaal gereedschap worden gemaakt. In § 5.2.2 wordt een eenvoudige
methode voor het ontwerpen van een vormplatine gegeven.
Een vuistregel voor vierkante en rechthoekige producten
met overlappende stuikzones is, dat het product in één
trek met dieptrekken te maken is met een vormplatine als
geldt:
√ Au/Ab < βmax
(4.8)
Au = oppervlak productuitslag
Ab = oppervlak productbodem
βmax = maximale dieptrekverhouding van een rond product
behorende bij de relatieve productdiameter δp
√ Au/Ab wordt wel de (fictieve) dieptrekverhouding van een
niet rond product genoemd.
Voor een rond product is √ Au/Ab gelijk aan rpl/rp.
De relatieve productdiameter voor een willekeurig productvorm wordt als volgt gedefinieerd:
(4.9)
δp = 2√ (Ab/π) / so
(
= 2 rp/so voor een rond product)
Het verband tussen βmax en de δp is hier hetzelfde als voor
een rond product (zie figuur 4.3).
De uitdrukking (4.8) kan verder worden uitgewerkt. Het
oppervlak Au van het uitgeslagen product is:
(4.10)
Au=Ab+hp.Ob
Ob=omtrek productbodem
Invullen in (4.8) geeft de volgende vuistregel om na te
gaan of het product in één trek te maken is:
√ hp.Ob/Ab+1 < βmax
(4.11)
Wanneer de straal van de hoekafronding rp niet wordt
meegerekend bij de berekening van de productomtrek en
-bodem, wordt dit voor een vierkant product:
√ 4.hp/B+1 < βmax
(4.12)
De uitkomst van (4.11) verandert daar nauwelijks door.
figuur 4.8
Hoek- en vormplatine voor een zeshoekig product
overlappende hoeksegmenten
We kunnen ons een vierkant product voorstellen als een
oorspronkelijk rond product, waar tussen de vier kwadranten rechte wanden zijn aangebracht (zie figuur 4.9).
Doordat de vervormingen (stuik) in de flens bij de hoeken
worden uitgespreid over de gedeelten ernaast, zal de belasting van de wand bij de hoeken kleiner zijn. Naarmate
de rechte wanden relatief groter zijn, is deze spreiding
beter. De belasting van de productbodem bij de hoeken zal
kleiner zijn en de maximale producthoogte groter.
Dit zal zo doorgaan totdat de rechte wanden zo lang zijn,
dat het geen extra effect meer sorteert op de verdeling van
de rekken in de flens en de belasting in de wand. Dat is
het geval als de stuikzones bij de vier hoeken elkaar niet
meer in de flens overlappen (zie figuur 3.10).
Mits de stempel- en matrijsafrondingen rsa en rma royaal
worden gekozen (zie § 5.4), mag de hoekafronding rp van
het product ten opzichte van de breedte B scherp zijn. In
de praktijk wordt desalniettemin aangeraden rp niet kleiner
dan 10% van hp te kiezen.
Tenslotte kan met onderstaande uitdrukking snel een
schatting worden gemaakt van de grootste in één trek
maakbare producthoogte:
hp,max=¼(βmax²–1).B
(4.13)
losse hoeksegmenten
De in één trek grootste maakbare producthoogte hp,max van
een los hoeksegment hangt alleen af van de afronding rp
en de hoek αh van dat segment (zie figuur 3.4), de plaatdikte so en de afrondingen van stempel en matrijs. De
grootte van het totale product heeft geen invloed.
De maakbare relatieve producthoogte hp/rp hangt sterk af
van de verhouding van de relatieve plaatdikte so/rp. Analoog
aan de relatieve productdiameter van een rond product,
kan in plaats van de relatieve plaatdikte ook de relatieve
segmentdiameter δp=2.rp/so worden gebruikt.
Figuur 4.10 geeft een gemeten verband tussen de grootste
relatieve producthoogte hp/rp zonder bodemscheuren en de
relatieve segmentdiameter δp=2.rp/so, voor 45º en 90º
hoeksegmenten van staal Fe P05. De metingen zijn gedaan
met vorm- en hoekplatines (zie figuur 4.8 en § 5.2.2). Met
het eerste type platine is de maakbare producthoogte
zoals verwacht groter.
figuur 4.9
Vierkante productvorm met zijden B; hoogte hp;
hoekradii rp
In tabel 4.3 worden gemeten waarden van de grootst mogelijke relatieve producthoogte gegeven voor verschillende
relatieve segmentdiameters δp voor een aantal staal- en
aluminiumsoorten. In de tabel worden ook de relatieve
stempel- en matrijsafrondingen rsa/so en rma/so, de plooihouderdruk PN en de viscositeit van het gebruikte smeermiddel bij de proeven vermeld.
23
tabel 4.3
Grootste maakbare relatieve producthoogte hp/rp voor hoeksegmenten met een stuikzone
materiaal
hoek αh
[º]
rsa
so
;
δp = 20;
so/rp = 0,10
δp = 28,5;
so/rp = 0,07
δp = 40;
so/rp = 0,05
δp = 57;
so/rp = 0,035
1)
vorm- 2) hoek- 1) vorm- 2) hoek- 1) vorm- 2) hoek- 1) vorm- 2) hoek- 1) vorm- 2)
so hoekplatine platine platine platine platine platine platine platine platine platine
koudgewalst vervormingsstaal
Fe P05
δp = 14
so/rp = 0,14
rma
plooihouderdruk PN = 1,5 MPa, viscositeit smeermiddel: 32º cSt bij 40ºC
45
5,0; 7,0
10; 14
14
17
17
17
90
3,5; 7,0
5,0; 7,0
7,0; 14
10; 14
4,5
6,5
5,5
7,5
9
13
5,5
7,5
6,5
8,5
3,0
3,8
3,3
4,0
3,3
4,3
3,3
4,8
115
10; 8
4,5
thermisch verzinkt vervormingsstaal plooihouderdruk PN = 1,5 MPa, viscositeit smeermiddel: 33,5º cSt bij 40ºC
Fe P03 G
Fe P06 G
(NB: Geen smering)
roestvast staal
45
3,5; 7,0
90
90
3,5; 7,0
5,0; 10
14
12
2,0
4,0
1,8
3,5
7,0
4,5
plooihouderdruk PN = 2,5 MPa, viscositeit smeermiddel: 200º cSt bij 40ºC
X 5 CrNi 18 10
90
5,0; 7,0
4,0
6,5
(AISI 304)
10; 14
7,5
9,0
aluminium
plooihouderdruk PN = 0,6 MPa, viscositeit smeermiddel: 78º cSt bij 40ºC
32º cSt bij 40ºC
behalve EN AW-2024 O:
P N = 0,6 MPa
EN AW-1050 O
(Al99.5 W7)
EN AW-1050 H14
(Al99.5 F11)
EN AW-2024 O
(AlCuMg2 W)
EN AW-5754 O
(AlMg3 W19)
EN AW-5086 O
(AlMg4Mn W24)
EN AW-6061 O
(AlMg1SiCu W)
δp
so/rp
rma/so
rsa/so
=
=
=
=
90
3,5; 7,0
45
3,5; 7,0
90
3,5; 7,0
1,3
6,0
115
45
10; 8
5,0; 7,0
10; 14
6,4
3,5
7,1
8,5
90
90
5,0; 7,0
10; 14
3,5; 7,0
45
3,5; 7,0
90
45
3,5; 7,0
3,5; 7,0
1,8
90
3,5; 7,0
1,5
2.rp/so = relatieve segmentdiameter
relatieve plaatdikte
relatieve matrijsafronding
relatieve stempelafronding
2,0
7,9
2,5
1,8
1,3
0,8
3,0
3,3
4,0
4,0
5,0
5,5
2,3
4,5
5,0
6,0
2,5
1,3
2,0
5,0
6,5
1,0
1,5
6,5
1,8
4,0
6,5
9,0
1,5
3,5
5,5
1,4
3,5
2,5
3,0
8,0
1)
2)
hoekplatine: zie figuur 5.5 in § 5.2.2
vormplatine: zie figuur 5.6 in § 5.2.2
figuur 4.10 Grootste maakbare relatieve producthoogte hp/rp versus de relatieve diameter 2.rp/so voor hoeksegmenten met een
stuikzone en een hoek ah = 45º en 90º. De waarden zijn afkomstig van proeven met 0,7 mm dik staalplaat Fe P05
24
Wanneer de grootste maakbare relatieve producthoogte
bekend moet zijn voor een andere waarde van δp dan in
tabel 4.3 wordt genoemd, kan daar een schatting voor
worden gemaakt door een inter- of extrapolatie.
In figuur 4.10 is te zien dat δp en de maakbare relatieve
producthoogte omgekeerd evenredig zijn.
Dan is het omgekeerde van δp, de relatieve plaatdikte so/rp
daar juist recht evenredig mee. Het inter- of extrapoleren
van tabel 4.3 is daarom het eenvoudigst, wanneer wordt
uitgegaan van de relatieve plaatdikte in plaats van δp. Een
voorbeeld wordt gegeven in § 6.3.
In tabel 4.4 worden naast resultaten voor andere staalsoorten eveneens resultaten voor diverse aluminiumsoorten
gegeven. Bij de metingen zijn vormplatines gebruikt die
bedoeld zijn om een product te trekken met een redelijk
gelijke wandhoogte (zie figuur 4.13 en § 5.2.3).
4.2.3 Niet ronde producten met rekzones
Voorbeelden van niet ronde producten met rekzones zijn een
T-stuk en een bocht voor een goot of ligger (figuur 4.11).
Het afgebeelde T-stuk bestaat uit twee hoeksegmenten
met rekzone en een vijftal buigsegmenten. De bocht bestaat
uit een hoeksegment met een rekzone, een hoeksegment
met een stuikzone en aangrenzende buigsegmenten.
Het materiaal in de rekzone van de flens wordt gerekt als
het naar de trekring beweegt, net zoals bij kraagtrekken
(§ 2.3.2). Het materiaal wordt daardoor dunner en kan ter
plekke scheuren, in de flens.
figuur 4.11 Een T-stuk (links) en een bocht (rechts) voor bijvoorbeeld een goot of een ligger
De maakbare relatieve producthoogte hp/rp van een geïsoleerd hoeksegment met rekzone - tussen twee buigsegmenten in - is niet erg groot. Figuur 4.12 geeft een gemeten
verband tussen de grootste relatieve producthoogte hp/rp,
zonder scheuren in de flens, en de relatieve segmentdiameter δp=2.rp/so, voor 45º en 90º hoeksegmenten van
staal Fe P05 (vergelijk met figuur 4.10).
figuur 4.13 Vormplatine voor een product met een hoeksegment met een stuikzone en één met een rekzone;
(r) is rekzone, (s) is stuikzone
Bij deze platinevorm vindt op de platinerand ter hoogte van
de hartlijn van het hoeksegment een rekconcentratie plaats
die aldaar tot scheuren kan leiden. Om een hoger product
te kunnen maken, moeten de platine- èn de productvorm
op een zodanige wijze worden aangepast, dat tijdens het
trekken van opzij materiaal toestroomt naar de rekzone.
Figuur 4.14 toont deze aanpassing, samen met de uiteindelijke flensomtrek na afloop. Het volgende is veranderd:
1. Ten opzichte van de vormplatine is de flensbreedte
langs de hartlijn vergroot, er is meer materiaal.
2. De omtrek van de platine blijft tot het einde toe buiten
de ruimte die de rechte zijden opspannen.
3. De zijwaartse materiaalstroom wordt bevorderd door de
stuikzone die ontstaat door aan een uiteinde van de
bocht de kop mee te persen. Na afloop wordt de kop
dan weggesneden.
figuur 4.12 Maximale relatieve hoogte hp/rp versus 2.rp/so voor hoeksegmenten met een rekzone. Open symbolen: 90º, dichte:
45º. De waarden zijn afkomstig van proeven met 0,7 mm dik staalplaat Fe P05. De platines zijn gemaakt met een
pons-nibbel machine.
ruw: de rand is na pons-nibbelen niet glad afgewerkt;
glad: de rand is wel glad afgewerkt
25
tabel 4.4
Grootste maakbare relatieve producthoogte hp/rp voor hoeksegmenten met een rekzone (kraagtrekken). De waarden
in de tabel gelden voor een vormplatine (zie figuur 5.9 in § 5.2.3)
materiaal
hoek αh
[º]
rsa
so
;
rma
δp = 14;
so/rp = 0,14
δp = 20;
so/rp = 0,1
δp = 28,5;
so/rp = 0,07
δp = 40;
so/rp = 0,05
so
ruw
ruw
ruw
ruw
koudgewalst vervormingsstaal
Fe P05
45
90
3,5; 7,0*
5,0; 7,0
10; 14
glad
glad
glad
glad
δp = 57;
so/rp = 0,035
δp = 86;
so/rp = 0,023
ruw
glad
ruw
glad
0,7
1,1
1,2
0,9
1,1
1,4
1,1
0,9
1,2
0,6
0,7
0,7
0,8
viscositeit smeermiddel: 200º cSt bij 40ºC ( : geen smering)
*
1,3
1,6
3,5; 7,0*
5,0; 7,0
10; 14
1,2
1,5
1,8
1,4
1,5
2,1
0,9
1,2
1,2
1,6
1,3
1,8
0,9
1,1
1,0
1,3
0,8
0,6
1,1
0,7
thermisch verzinkt vervormingsstaal viscositeit smeermiddel: 33,5º cSt bij 40ºC
Fe P03 G
45
3,5; 7,0
1,2
0,7
90
3,5; 7,0
0,9
0,6
0,8
aluminium geen smering behalve EN AW-2024 O: viscositeit smeermiddel: 200º cSt bij 40ºC
EN AW-1050 O
(Al99.5 W7)
45
3,5; 7,0
90
3,5; 7,0
EN AW-1050
H14
(Al99.5 F11)
45
3,5; 7,0
90
3,5; 7,0
EN AW-2024 O
(AlCuMg2 W)
45
5,0; 7,0
90
5,0; 7,0
EN AW-5754 O
(AlMg3 W19)
45
3,5; 7,0
90
3,5; 7,0
δp
so/rp
rma/so
rsa/so
ruw
glad
=
=
=
=
=
=
1,3
0,9
0,7
<0,9
0,9
0,9
0,65
0,9
0,65
0,65
1,0
0,8
0,6
0,45
0,45
0,45
0,45
0,3
0,8
0,6
0,6
1,3
0,38
0,5
0,5
0,9
0,6
0,45
<0,9
0,47
2.rp/so = relatieve segmentdiameter
relatieve plaatdikte
relatieve matrijsafronding
relatieve stempelafronding
de rand is na het pons-nibbelen niet glad afgewerkt
de rand is wel glad afgewerkt
radiale richting. De kraaghoogte hp is daarom in goede
benadering gelijk aan:
hp=Bfl+(2–½π).rma+so
(4.14)
De flensbreedte Bfl is:
(4.15)
Bfl=so+rp–rg
Uit (4.14) en (4.15) volgt dat de gatgrootte bij een kraaghoogte van hp moet zijn:
(4.16)
rg=rp–hp+(2–½π)rma+2so
Als de matrijsafronding rma slechts enkele malen groter is
dan de plaatdikte so, heeft de buiging van de plaat om de
matrijsafronding invloed op het proces. De plaat neemt ter
plekke van de afronding meer in dikte af en de kraaghoogte
is groter dan uit (4.14) volgt.
figuur 4.14 Aangepaste platine en product van figuur 4.13,
vóór (1) en na (2) het trekken; (s) is stuikzone,
(r) is rekzone
4.3 Maakbaarheid voor kraagtrekken
Analoog aan het dieptrekken, zal eerst de maakbaarheid
van ronde kragen en vervolgens die van niet ronde kragen
worden behandeld.
4.3.1 Ronde kragen
Figuur 4.15 toont een platine voor en na het persen van
een kraag met een matrijs met een afronding rma die een
aantal malen de plaatdikte so bedraagt in een plaat met een
rond gat met een straal rg en een flens met een breedte Bfl.
verband tussen kraaghoogte en gatgrootte
Bij het persen van de kraag is de radiale verkorting (loodrecht op de omtrek) klein in vergelijking met de rek in de
omtrekrichting, zoals in § 2.3.2 is aangegeven. Het plaatmateriaal onder de stempel vervormt nauwelijks in de
figuur 4.15 Persen van een ronde kraag
maximale kraaghoogte
Om een kraag te maken moet de gatrand worden opgerekt.
Hoe hoger de kraag moet worden, des te groter moet de
verhouding van stempel- en gatradius zijn en des te groter
de omtrekrek et aan de gatrand.
De benodigde omtrekrek is:
(4.17)
et=2π(½so+rp–rg)/2πrg ≈ rp/rg–1
Als de maximale mogelijke omtrekrek et,max bekend is, zou de
maximale kraaghoogte hp,max kunnen worden bepaald met:
26
hp,max=rp[et,max/(1+et,max)]+(2–½π)rma+2so
(4.18)
De maximale omtrekrek wordt beïnvloed door de randafwerking van het gat. Een gladde gatrand, zonder bramen,
kerfjes of versteviging door vorige bewerkingen, is gunstig.
Het belang van de randafwerking is overigens groter naarmate de plaat relatief dikker is oftewel de verhouding rp/so
kleiner (dus δp kleiner).
Met betrekking tot de materiaaleigenschappen is een grote
taaiheid (zoals onder andere blijkt uit een hoge breukrek)
gunstig.
Scheurvorming wordt onder andere in de hand gewerkt
door de aanwezigheid van insluitsels.
Bij taai materiaal wordt scheurvorming ingeleid door insnoeren. Een hoge versteviging (n-waarde) gaat het ontstaan
van een insnoering tegen.
Wanneer we bij de berekening van de maximale kraaghoogte hp,max in vergelijking (4.18) voor et,max de breukrek
A80 uit de trekproef invullen, zitten we met het trekken
van ronde kragen ruim aan de veilige kant. In de praktijk
blijken de gemeten waarden voor et,max aanzienlijk hoger te
liggen dan de breukrek A80 (zie tabel 4.5).
In deze tabel 4.5 wordt voor een aantal materialen de maximaal maakbare relatieve kraaghoogte (hp/rp)max gegeven en
de bijbehorende omtrekrek et,max voor een aantal waarden
van δp en rma/so. De data zijn verkregen uit proeven met een
gereedschap zonder tegenhouder. Het gat in de platine had
een gladde randafwerking, zonder bramen. Deze randafwerking is gelijkwaardig aan die van een lasergesneden gat.
Bij kraagtrekken van een rond gat wordt voor een optimaal
proces, met betrekking tot kraagtrekkracht en kraaghoogte,
vaak een kegelvormig stempel gebruikt (zie figuur 4.16).
Een combinatie van gatsnijden en kraagtrekken met één
gereedschap wordt in de praktijk ook vaak gebruikt.
Een andere toepassing van deze nabewerking is het kalibreren van de vorm van de kraagrand (zie figuur 4.17).
figuur 4.17 Kraagrand voor (links) en na (rechts) duntrekken
Om inscheuren van de rand te voorkomen wordt soms een
aantal trucs toegepast die er op neer komen dat de alzijdige
druk wordt verhoogd. Daardoor wordt de breukrek groter,
dientengevolge de minimale toelaatbare gatradius kleiner
en dus de maakbare kraaghoogte groter.
De alzijdige druk kan worden verhoogd met een tegenhouder
(aanbrengen van een drukspanning in dikterichting) of door een
conische doorn tegen de gatrand te drukken (aanbrengen
van een drukspanning in de radiale richting), zie figuur 4.18.
figuur 4.18 Kraagtrekken met tegenhouder (links) of met een
conische doorn (rechts)
4.3.2 Niet ronde kragen
Zoals in hoofdstuk 3 aangegeven, zijn de basisvormen van
dieptrekken en kraagtrekken dezelfde, alleen zijn de erbij
behorende vervormingen van de flens net omgekeerd (zie
figuur 3.1 en 3.11). Voor de maakbare hoogte van kraagtrekhoeksegmenten geldt dan ook precies hetzelfde als bij
de in § 4.2 behandelde corresponderende dieptrekhoeksegmenten.
figuur 4.16 Optimale vorm van een stempel voor een ronde
kraag (links) en een stempel voor gecombineerd
kraagtrekken en duntrekken (rechts)
Een veel toegepaste manier om hogere kragen te krijgen is
om de kraagwand dun te trekken, analoog aan het duntrekken van een diepgetrokken product. Dit wordt gedaan door
een trekspleet te kiezen die kleiner is dan de materiaaldikte.
Een vuistregel is dat de minimaal vereiste diktevermindering
per stap 10% is en de maximaal mogelijke 30%.
tabel 4.5
tegenhouder:
In tegenstelling tot ronde kragen, verdient het bij niet
ronde kragen aanbeveling om altijd een tegenhouder te
gebruiken. Zonder tegenhouder treedt er bij de buigsegmenten strijkbuigen op. Bij de overgang van buig- naar
hoeksegment leidt dat tot ongewenste extra spanningen
en vroegtijdig inscheuren van de kraagrand.
losse hoeksegmenten met rekzone
Wat in § 4.2 is verteld over maakbaarheid van niet ronde
producten met een rekzone door middel van dieptrekken,
gaat voor kraagtrekken net zo op.
Figuur 4.12 toont grafieken van de grootste maakbare relatieve kraaghoogte (hp/rp)max versus de relatieve kraagdiameter 2rp/so van hoeksegmenten met een hoek van 45º en
90º van staal Fe P05.
Grootste maakbare relatieve kraaghoogte (hp/rp)max en bijbehorende omtrekrek et,max behorende bij de vermelde δp en rma/so
materiaal
koudgewalst
vervormingsstaal
Fe P05
(NEN-EN 10 130)
thermisch verzinkt
vervormingsstaal
Fe P03 G
(NEN-EN 10 142)
aluminium
EN AW-2024 O
(AlCuMg2 W)
(EN 573)
δp = 2rp/so
rma/so
(hp/rp)max
et,max
breukrek A80
36
71
25
30
40
50
36
71
71
5,4
7,3
4,5
4,7
4,5
5
5,4
7,3
14
0,85
0,63
0,63
0,53
0,52
0,43
0,55
0,44
0,49
1,5
1,0
0,67
0,50
0,60
0,43
0,47
0,43
0,39
0,41
0,32
0,22
27
De grafieken hebben betrekking op vormplatines, zoals er
bijvoorbeeld in figuur 4.13 één te zien is.
kraaghoogte hp:
Bij hoeksegmenten wordt bij een platine met een flensbreedte Bfl op de hartlijn de kraaghoogte 8% kleiner dan
uit (4.14) volgt (zie figuur 4.19). Deze 8% is ongeacht
de matrijsafronding rma, stempelafronding rsa en de flensbreedte.
De flens van een hoeksegment bevindt zich tussen twee in
de omtrekrichting starre buigzones. Dit resulteert erin dat de
radiale trekspanning vanaf de hartlijn van het hoeksegment
afneemt, waardoor er een radiale verkorting kan optreden.
Bij het persen van een verdieping in een plaat speelt in de
praktijk niet alleen de maakbare hoogte van die verdieping
een rol, maar ook of de plaat eromheen wel of niet vormafwijkingen vertoont. Berucht zijn bijvoorbeeld kleine vormafwijkingen (uitstralingen) rondom een open dak of de
handgreep van een autoportier. Deze zijn een gevolg van
vervormingen net buiten de matrijsrand.
We kunnen in principe dezelfde basisvormen onderscheiden
als voor dieptrekken en kraagtrekken (zie hoofdstuk 3).
Hieronder wordt de maakbaarheid besproken van langwerpige (rillen) en ronde verdiepingen in een plaat (zie figuur
4.20). Deze twee vormen zijn in de praktijk verreweg de
belangrijkste, zodat we ons daartoe beperken. Criterium
voor de maakbaarheid is het optreden van scheuren.
figuur 4.20 Ronde verdieping en een ril in een plaat
figuur 4.19 Verkorting bij hoeksegmenten
In tabel 4.6 ziet u voor een aantal materialen de gemeten
maximale relatieve hoogte van een bolvormige en
rilvormige verdieping die daar kan worden ingeperst.
Figuur 4.21 toont de geometrie van een tot een hoogte hp
geperste verdieping.
losse hoeksegmenten met stuikzone
Ook hier is van toepassing wat in § 4.2 is vermeld voor
dieptrekken.
Figuur 4.10 in § 4.2 toont grafieken van de grootste maakbare relatieve (kraag)hoogte (hp/rp)max versus de relatieve
segmentdiameter 2rp/so van hoeksegmenten met een stuikzone uit Fe P05 staal. In tabel 4.3 worden ook waarden
voor de grootste maakbare relatieve (kraag)hoogte voor
andere materialen gegeven.
4.4 Maakbaarheid voor strekken
Volgens de definitie in § 2.1.1 is strekken een proces waarmee de bodem en wand van het product worden gevormd
uit materiaal dat zich onder de stempel bevindt, zonder dat
er materiaal van buiten de matrijsrand toestroomt. Om dat
te voorkomen wordt de plaat goed ingeklemd tussen matrijs
en plooihouder, bijvoorbeeld door middel van een trekril of
groef.
Als de plaat voldoende groot is, kan er ook zonder de plaat
vast te klemmen van een strekproces sprake zijn. De vervormingen zijn dan echter niet beperkt tot binnen de omtrek
van de stempel, maar strekken zich uit tot een gebied daaromheen. Wat er gebeurt, is gelijk aan de eerste fase van
het dieptrekken, zoals in § 2.3.1 beschreven. Omdat de
plaat zo groot is, kan de tweede fase, het echte dieptrekken, niet beginnen zonder dat de bodem eruit scheurt.
De zone net buiten de matrijsrand vervormt wel en er is
een plooihouder nodig om plooien te voorkomen.
Een kleine platine daarentegen, die ook diepgetrokken had
kunnen worden (dieptrekverhouding kleiner dan βmax), kan
alleen worden gestrekt als deze met een ril of groef wordt
ingeklemd. Het lukt niet om de platine met een plooihouder
(wrijving) vast te houden.
Bij strekken vervormt het materiaal buiten de matrijsrand,
afhankelijk van de inklemming, niet of slechts weinig. Daardoor hebben de afmetingen van de plaat weinig invloed op
de maakbare wandhoogte, dit in tegenstelling tot bij dieptrekken.
In een grote plaat kan reliëf alleen worden aangebracht
met strekken. Dit leidt meteen tot een van de belangrijkste
toepassingen van strekken: het aanbrengen van langwerpige verdiepingen (rillen) in vlakke panelen om de stijfheid
daarvan te vergroten.
figuur 4.21 Geometrie van matrijs, stempel en product
Uit de geometrie kan in principe de lengtetoename van de
dwarsdoorsnede worden berekend en daaruit weer de
gemiddelde rek. In tabel 4.6 zijn deze rekken ook gegeven.
Bij gebruik van een stempel met een vlakke bovenkant, zoals in figuur 4.21, kan men als criterium voor de maakbaarheid gebruiken dat de gemiddelde rek over de lengte a in
figuur 4.21 niet groter mag zijn dan de in tabel 4.6 gegeven waarden. Dit is een veilige grens. Ingeval van goede
smering en een matrijs- en stempelafronding van minstens
enige malen de plaatdikte (zie § 5.4) zal de maakbare
hoogte groter zijn. Een bovengrens wordt gevonden door
uit te gaan van de gemiddelde rek over de totale breedte
van de ril.
De rekken en spanningen die bij het strekken van een halve
bol optreden zijn in § 2.3.3 behandeld.
Bij rillen is er behalve bij de uiteinden (koppen) sprake van
een vlakke rektoestand. In de langsrichting is de rek nul. In
eerste benadering zijn de rek in de breedterichting en de
dikte-afname overal gelijk.
De dikterek (afname van de plaatdikte) bij het persen van
een halfronde ril is kleiner dan die van een bolvormige verdieping met dezelfde straal. Een ril kan echter niet hoger
worden geperst dan een ronde verdieping. Dat komt, omdat in de vlakke rektoestand de mogelijke vervormingen
beperkt zijn (zie figuur 2.7).
Als de stempel- of matrijsafronding niet veel groter is dan
de plaatdikte, krijgt het buigen invloed.
28
tabel 4.6
Maximale relatieve hoogte hp/a1) van met een bolvormig stempel geperste respectievelijk ronde en rilvormige
verdiepingen voor een aantal materialen (met bijbehorende relatieve grootte 2a/so en relatieve matrijsafronding rma/so
bolvormig stempel
materiaal
2a/so
thermisch verzinkt vervormingsstaal
koudgewalst vervormingsstaal
Fe P03 G
Fe P05
veredelstaal
austenitisch RVS
C 45 Zr
X 5 CrNi 18 9
(AISI 304)
aluminium
EN AW-1050 O
(Al99.5 W7)
EN AW-1050 H14
(Al99.5 F11)
EN AW-5754 O
(AlMg3 W19)
EN AW-5754 H32
(AlMg3 G22)
EN AW-2024 O
(AlCuMg2 W)
halfronde ril
2)
rma/so
hp/a
29
41
29
19
41
0,75
1,1
0,75
0,50
1,0
0,77
0,78
0,88
0,90
0,90
0,27
0,28
0,35
0,35
0,38
36
29
36
29
29
0,94
0,75
0,94
0,75
0,75
0,77
0,84
0,61
0,64
0,72
29
0,75
41
1,1
4)
e
2a/so
3)
rma/so
hp/a
er7)
51
2,7
0,76
0,31
51
2,8
0,81
0,30
0,28
0,32
0,17
0,17
0,23
45
36
45
36
36
2,9
2,0
2,9
2,0
2,0
0,62
0,61
0,29
0,27
0,48
0,20
0,19
0,03
0,03
0,11
0,67
0,20
36
2,0
0,41
0,07
0,60
0,16
5)
r
6)
1) hp is inclusief materiaaldikte (zie figuur 4.21)
2) uit Erichsen strektest met een bolvormig stempel met straal rp = 10 mm en een matrijs met rma = 0,75 mm; a = 14,25 mm
3) met een halfrond rilvormig stempel met straal rsa = 15 mm en een matrijs met rma = 2 mm; a = 17,8 mm; de matrijsafronding is klein ten opzichte van
de plaatdikte, waardoor met name de voor 1 mm dik aluminiumplaat gemeten rilhoogten conservatief zijn
4) relatieve grootte van de verdieping
5) gemiddelde radiale rek over de verdieping
6) relatieve breedte van de ril
7) gemiddelde rek dwars over de ril
Er ontstaat een rekconcentratie in de plaat waar deze overgaat in het niet gebogen rechte deel, aan de niet aanliggende zijde, zie figuur 4.22. Dit leidt, speciaal bij rillen (vlakke
rek), tot voortijdige breuk.
figuur 4.22
Rekconcentratie bij gereedschapafronding
Als er veel wrijving is, rekt het deel van het productmateriaal
dat tegen de stempel is komen aan te liggen niet meer. De
grootste dikte-afname - en eventueel scheuren - treedt dan
op vlak bij de momentane grens van het vrijliggende deel.
Bij een bolvormig stempel wordt de rek in de omtrekrichting
belemmerd en verandert de rektoestand van een twee-assige
(er ≠ 0, et ≠ 0) in een vlakke rektoestand (er ≠ 0, et = 0), zie
figuur 4.23.
Zoals al vermeld is deze rektoestand niet gunstig. Naast de
versnelde toename van de rek, omdat de bij een bepaalde
stempelweg behorende oppervlaktetoename door een
steeds kleiner stuk plaat moet worden opgebracht, is het
deze rekwegverandering die voor een verkleining van de
maximaal mogelijke indrukdiepte zorgt.
figuur 4.23 Rekconcentratie en rekwegverandering tengevolge van wrijving
29
Hoofdstuk 5
Opstellen van een methodeplan
5.1 Inleiding
Om een fabricageproces te realiseren moet de concrete
uitvoering daarvan nauwkeurig vastgelegd worden in een
‘methodeplan’. Dit is een term die uit de automobielindustrie stamt. Vastgelegd dienen te worden: het productmateriaal, de bewerkingen (de processen en hun volgorde), de
platinevorm, de gereedschappen en de te gebruiken persen
met hun instellingen.
Overigens dient het methodeplan ook om ervaringsgegevens van de fabricage vast te leggen. Het is belangrijk dat
wijzigingen in het fabricageproces worden bijgehouden en
het methodeplan ‘up to date’.
Zoals in de inleiding van deze publicatie reeds vermeld,
staat het proces tussen enerzijds productmateriaal en -vorm
en anderzijds gereedschap en machines in. Om tot een proceskeuze en vervolgens een methodeplan te komen, wordt
er meestal aan de hand van productmateriaal en -vorm gekeken met welke processen het product maakbaar is. Bij de
eigenlijke proceskeuze wordt ook gekeken naar het beschikbare vakmanschap en de capaciteit van het eigen bedrijf.
Aanwijzingen voor het vaststellen van de maakbaarheid
van producten met alleen dieptrekken, kraagtrekken of
strekken, zijn in hoofdstuk 4 gegeven. De bedrijfseconomische kant valt buiten het bestek van deze publicatie.
In dit hoofdstuk wordt een aantal regels gegeven voor het
ontwerpen van de concrete procesuitvoering:
 platinevorm, -afmetingen en trekschema's;
 afrondingen van stempel en matrijs;
 trekspleet;
 plooihouderkracht/-druk;
 perskracht en -afmetingen.
tabel 5.1
oppervlak van een aantal vormelementen, zie ook
figuur 1 (blz. 6) en 5.1
nr. vormelementen
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
bodem (zonder afronding)
vlak
bolsegment
bodemafronding
rechte wand, vlakke bodem
algemeen
wand
recht
schuin (conisch)
matrijsafronding
rechte wand, vlakke flens
algemeen
flens
vlak
schuin
productoppervlak Au
π.rbv2
2π.hbs.rbs
2π.rba.(rbv.π.½+rba)
2π.rba.(rbam.αba.π/180+hba)
2π.rp.hw
π.(rp+rw).(hw/cosγ)
2π.rfa.((rw+rfa).π.½–rfa)
2π.rfa.(rfam.αfa.π/180–hfa)
π.(rfl2–rfli2)
π.(rfl2–rfli2)/cos αfl
5.2 Vorm en afmetingen van platines voor
dieptrekken en trekschema's
Bij strekken - met een ingeklemde platine - doen vorm en
grootte van de platine er niet toe. Bij dieptrekken zijn deze
uit de aard van het proces cruciaal. In wezen bestaat het
bepalen van de dieptrekbaarheid van een productvorm, uit:
 het transformeren van de productvorm in een platine en
vervolgens nagaan of deze platine niet te groot is om in
één keer te trekken;
 nagaan of het productontwerp niet tot ongunstige matrijsen stempelafrondingen leidt (bijvoorbeeld matrijsafronding te klein: scheuren, maar wanneer te groot: plooien).
Wanneer de platine te groot is, staat nog de optie van het
in meerdere stappen dieptrekken open. Bij complexe producten kan vaak uit verschillende tussenstappen worden
gekozen.
Wanneer de afrondingen in het ontwerp in te kleine gereedschapafrondingen resulteren, zal in een eerste trek
met grotere afrondingen moeten worden geperst en is er
een kalibratieslag nodig.
In § 5.4 worden gereedschapafrondingen behandeld.
5.2.1 Ronde producten
platine-oppervlak
Bij een rond product is de vorm van de platine eveneens
rond. Waar het om gaat is het bepalen van de platinegrootte. Meestal wordt dat in twee stappen gedaan.
Uitgangspunt is dat in eerste benadering het benodigde
platine-oppervlak Apl gelijk is aan die van het product Au.
Het productoppervlak laat zich gemakkelijk berekenen, wanneer de productvorm in een aantal vormelementen wordt
opgedeeld (zie tabel 5.1 en figuur 5.1): de bodem, wand,
flens, en de bodem- en matrijsafronding.
figuur 5.1
Vormelementen waarin een ronde productvorm
opgedeeld kan worden
Omdat in de praktijk vaak oorvorming optreedt, wordt
meestal een toeslag van 5% gegeven op Apl. Los van oorvorming is een toeslag sowieso nodig wanneer het product
in verband met de gewenste nauwkeurigheid van de producthoogte moet worden nagesneden. Deze toeslag moet
minimaal de materiaaldikte zijn. Bij complexe producten is
steeds een proefpersing nodig.
trekschema
Nadat uit de platinestraal rpl en productstraal rp de dieptrekverhouding β is bepaald, kan met tabel 4.1 en figuur 4.3
worden nagegaan of het product in één keer kan worden
getrokken. Is dat niet het geval, dan kan met tabel 4.2
worden bepaald hoeveel trekken er nodig zijn.
Bij cilindrische producten zonder flens en zonder een bijzonder grote of kleine bodemafronding, gaat dit recht toe
recht aan. Lastiger wordt het bij:
 volgtrekken van producten met een flens
Bij het tussenproduct mag de radius van de flensrand niet
30
kleiner zijn dan die van het eindproduct (zie figuur 5.2 en
5.3). Is dat wel zo, dan is er te ver doorgetrokken. Een
voorbeeld van een product met flens wordt in § 6.4 behandeld.
Voor zowel producten met en zonder flens is vanaf de
eerste trek de dieptrekverhouding βi bij de ide trek gelijk
aan de verhouding van de straal van de stempels:
βi=rp,i–1/rp,i.
figuur 5.2
Als het product niet in één trek of met een strekproces
maakbaar is, is een gangbare methode om de vorm eerst
te benaderen door een getrapte wand en deze met dieptrekken te vervaardigen.
In de laatste trek wordt deze in een kegelvorm geperst
(zie figuur 5.4a). Een nadeel is dat de stappen in de wand
zichtbaar blijven.
Het in figuur 5.4b afgebeelde trekschema geeft een strakker product.
Rond product zonder (links) en met flens (rechts)
figuur 5.4
figuur 5.3
Volgtrekken van een product met flens
 producten met een gewelfde bodem
Bij aanvang dient de gewelfde bodem eerst door strekken
uit het deel van de platine binnen de matrijsrand te worden
gevormd.
Gebeurt dit niet, doordat bijvoorbeeld de plooihouderdruk
te klein is, dan is er grote kans op secundaire plooivorming (zie § 2.3.1).
Een product met een halve bolvorm, d.w.z. zonder een
rechte wand, dient bij voorkeur met een strekproces te
worden gemaakt. Indien de vorm niet in een grote plaat
wordt geperst, moet er gebruik worden gemaakt van
trekrillen of van een omkeertrekproces (§ 2.3.4).
 conische producten
Net als bij producten met een ronde bodem, kunnen secundaire plooien een probleem zijn. Naarmate de coniciteit groter moet zijn (de wand schuiner), moet de strekfase bij het begin van de slag langer duren. Dat kan door
een:
 grotere plooihouderdruk;
 een trekril;
 een grotere platine.
Met name wanneer de coniciteit γ groter is dan 10 à 15º,
zal moeten worden uitgegaan van een al dan niet met
dieptrekken gecombineerd strekproces (zie figuur 4.6).
figuur 5.5
Volgtrekken van een kegelvorm met getrapte
tussenvormen (a) en met conische tussenvormen
(b) (lit.[2])
5.2.2 Niet ronde producten zonder rekzones
platinevorm
De platinevorm heeft veel invloed op enerzijds de maakbaarheid van een product en de eindvorm zelf, anderzijds
ook op de kosten: materiaalverbruik, aantal en soort vooren nabewerkingen. Anders dan bij ronde producten, is de
keuze van de platinevorm bij niet-ronde producten niet
vanzelfsprekend.
Aan de ene kant kan worden gekozen voor een eenvoudig
te maken hoekplatine (of naar wijze van vervaardiging: knipplatine) zonder afrondingen die qua materiaalstroming en
-verbruik niet geoptimaliseerd is, zoals in figuur 5.5.
Aan de andere kant kan worden gekozen voor een geoptimaliseerde platine, een zogenaamde vormplatine. Deze moet
echter met bijvoorbeeld pons-nibbelen, lasersnijden of een
extra snijgereedschap worden gemaakt.
Een benadering voor een vormplatine voor een eindproduct
zonder flens wordt in figuur 5.6 gegeven. De platinecontour kan met een liniaal en passer of een CAD programma
snel worden geconstrueerd. De contour bestaat alleen uit
rechten en cirkelsegmenten, die met een CNC pons-nibbelmachine eenvoudig zijn te maken.
In figuur 5.7 ziet u een product uit zo'n vormplatine, en
ter vergelijking ook een uit een hoekplatine.
Hoekplatine voor een hoeksegment met een stuikzone, met hoogte hp, bodemafronding rba, afronding rp en openingshoek αh.
Bfl,b = flensbreedte buigsegment
= hp–0,43.rba voor een product met hoogte hp en bodemafronding rba
31
Deze vormplatine is geschikt tot hoeken van circa 120º.
Bij grotere hoeken wordt de flensbreedte te klein bij de
hartlijn en het product te laag. Voor hoeken groter dan
120º kan de constructie van figuur 5.8 worden toegepast.
figuur 5.6
Vormplatine voor een hoeksegment met een
stuikzone, met hoogte hp en bodemafronding rba,
een afronding rp en openingshoek αh.
Bfl,b = flensbreedte buigsegment
= hp–0,43.rba voor een product met
hoogte hp en bodemafronding rba.
De platine-contour heeft een boog met straal R
en middelpunt c:
 R = rp+Bfl,b[1+1/tan(αh/2)]
 middelpunt c, t.o.v. de oorsprong o, is:
(–Bfl,b, –Bfl,b/tan(αh/2))
figuur 5.8
Platine voor een hoeksegment met een straal rp
en een grote openingshoek αh;
Bfl,b = flensbreedte buigsegment.
= hp–0,43.rba voor een product met
hoogte hp en bodemafronding rba.
Waarden voor de hoek η, straal R en coördinaten
van het middelpunt c, staan in tabel 4.6
Rondom de hartlijn krijgt de platinerand de vorm van een
cirkelboog alsof het een rond product is. De verbinding tussen deze boog en het einde van de stuikzone is een cirkelboog die zo geconstrueerd is (positie middelpunt c, openingshoek η, straal R) dat de overgang vloeiend is. Wanneer de
openingshoek η groter is dan ½αh, is de platine gelijk aan
de vormplatine van figuur 5.6.
Voor de hoek η, straal R en middelpunt c van de platineconstructie geldt, met verwaarlozing van de bodemafronding rba zodat de flensbreedte Bfl,b = hp:
 rrond = rp.√ 2.hp/rp+1
 sin η = –2z/(z²+1)
met z = rp/hp.[√ (2.hp/rp+1) –1]–1
 R = rp+hp(1+1/tan η)
 middelpunt c: (–hp, –hp/tan η) ten opzicht van de
oorsprong o
Het effect van het verwaarlozen van rba is dat de platines
groter zijn dan wellicht nodig is. Wil men dat per se niet,
dan moet in de laatste drie uitdrukkingen hp worden vervangen door (hp–0,43.rba) en rrond worden berekend met in
tabel 4.5 gegeven regels.
Men moet echter bedenken dat alle gegeven uitdrukkingen
voor het bepalen van de platinegrootte en -vorm benaderingen zijn.
figuur 5.7
Vormplatines, voor en na het persen (boven) en
een hoekplatine na het persen (beneden); materiaal
is staal Fe P05
De grens tussen stuik- en buigzone in de platine loopt onder
een hoek van circa 45º met de matrijsrand weg (zie figuur
3.10). Waar stuik optreedt wordt het materiaal loodrecht op
de omtrekrichting langer. Op de hartlijn van het hoeksegment
is de stuikzone het breedst en moet de flens het smalste zijn.
Waar de stuikzone ophoudt, moet de flensbreedte gelijk zijn
aan de producthoogte. (Stempel- en matrijsafronding worden
buiten beschouwing gelaten).
De aanname die wordt gedaan is dat de contour van de
optimale flens wordt benaderd door een cirkelboog, volgens
de in figuur 5.6 gegeven constructie. De flensbreedte neemt
dan geleidelijk af in de richting van de hartlijn van de hoek
om te corrigeren voor de toenemende stuik. Naarmate de
openingshoek αh groter is, is de correctie sterker.
Tabel 5.2 geeft een aantal waarden van η, rrond/rp en R/rp
voor diverse waarden van de relatieve producthoogte hp/rp.
tabel 5.2
Kentallen voor de constructie van de platine van
figuur 5.8 voor een aantal waarden van hp/rp.
N.B.: de bodemafronding rba is 0 genomen, zodat
de platines iets te groot zullen zijn
hp/rp η [°] rrond/rp
R/rp
0,5
1
2
3
4
2,87
3,73
5,22
6,61
8,01
20
30
42
49
53
1,41
1,73
2,24
2,65
3,00
middelpunt c t.o.v. de oorsprong o
y coörd./rp
x coörd./rp
–1
–2,74
–1
–1,73
–1
–1,11
–1
–0,86
–1
–0,75
32
trekschema
Met de aanwijzingen die in § 4.2 zijn gegeven, kan worden
nagegaan of de producten met één dieptrekbewerking
maakbaar zijn.
Als dit niet zo is, zijn er volgtrekken nodig en moet er een
trekschema worden opgesteld. Zo'n trekschema kan het
beste samen met een specialist worden opgesteld. Voor
verdere studie kan worden gekeken in bijvoorbeeld het
handboek van Lange (lit.[3]).
Een vuistregel is om pas in de laatste trek de eindvorm te
persen en om vanuit een zo rond mogelijke vorm daarnaar
toe te werken.
5.2.3 Niet ronde producten met rekzones
Een constructie voor een vormplatine voor een hoeksegment met rekzone ziet u in figuur 5.9. De hiermee maakbare producthoogte is gering (zie figuur 4.12 in § 4.2).
Een mogelijkheid om hogere producten te maken ziet u in
figuur 4.14.
5.3 Vorm en afmetingen van platines voor
Des te kleiner de matrijsafronding is, des te groter zal het
aandeel van de buigkracht in de dieptrekkracht zijn. Daarnaast leidt een kleine matrijsafronding ook tot rekconcentraties. Bij niet ronde producten kan daardoor de wand bij
de hoeken scheuren (zie figuur 4.7 in § 4.2). In de praktijk
wordt daarom aangeraden in de hoeken de matrijsafronding
iets groter te kiezen dan men bij een rond product zou doen.
Bij een te grote matrijsafronding daarentegen bestaat er
gevaar voor secundaire plooivorming in het vrijliggende
deel van de wand tussen plooihouder en stempel.
De trekspleet moet groter zijn dan de oorspronkelijke plaatdikte so, omdat het materiaal in de flens door het stuiken
wat dikker wordt (zie ook figuur 2.10).
Bij een grote trekspleet wordt het product iets conisch - met
gevaar van secundaire plooivorming - en neemt de maximaal
maakbare producthoogte af.
Bij een te kleine trekspleet treedt er duntrekken op (zie figuur 2.5). Een nadeel is de hogere dieptrekkracht, een
voordeel de betere beheersing van de wanddikte van het
product.
kraagtrekken
rond
Bij het kraagtrekken is alleen de grootte van het gat van
belang (zie § 4.3.1).
niet rond
Het trekken van een niet ronde kraag is nagenoeg identiek
aan het dieptrekken (zie § 5.2 alsook § 4.3).
5.4 Gereedschapafrondingen en trekspleet
Een verkeerde keuze van de matrijs-, stempelafronding of
trekspleet kan falen van het proces of defecten aan het
product tot gevolg hebben.
Hieronder staat een aantal vuistregels met een toelichting:
stempelafronding: 5.so < rsa < 15.so
matrijsafronding: 4.so < rma < 10.so
ook rma = 0,8 √ 2.(rpl–rp).so
figuur 5.10 Met vergelijking (5.1) berekende waarden van
PN/Rp 0,2 (plooihouderdruk/rekgrens versus de
dieptrekverhouding β voor staal Fe P05 voor
verschillende relatieve productdiameters (δp)
= 0,8 √ 2.(β–1).rp.so
trekspleet: ∆s ≈ 1,15.so
5.5 Plooihouderdruk en trekrillen
N.B. Voor aluminiumlegeringen worden afrondingen groter
dan tienmaal de plaatdikte aanbevolen.
De plooihouderdruk PN moet groot genoeg zijn om primaire
plooien (in de flens, zie § 2.3.1) te voorkomen, maar mag
niet zo groot zijn dat de dieptrekkracht zo groot wordt dat
het product scheurt. Ondiepe ronde producten met een
relatieve productdiameter δp=2rp/so kleiner dan 25 à 30
(bij roestvast staal δp<20) kunnen zonder plooihouder
worden getrokken.
Een vuistregel voor een willekeurige productvorm is, dat de
plooihouderdruk PN bij aanvang één à twee procent moet
zijn van de rekgrens Rp 0,2.
De stempelafronding beïnvloedt de maximale overdraagbare kracht Fkri (zie § 2.3.1). Naarmate deze afronding kleiner is, treedt er in de strekfase van het dieptrekproces een
grotere rekconcentratie op en zal Fkri kleiner zijn. Dit effect
treedt sterk op bij een stempelafronding kleiner dan vijf
maal de plaatdikte.
figuur 5.9
Vormplatine voor een hoeksegment met een rekzone en met een afronding rp en openingshoek αh. De platinerand is
geconstrueerd door de hoekafronding ‘naar binnen te leggen’. De flensbreedte Bfl,b van het buigsegment kan met
vergelijking 4.14 uit de gewenste producthoogte hp, alsmede de matrijsafronding rma en plaatdikte so worden bepaald
33
Voor ronde producten kan de plooihouderdruk worden bepaald met onderstaande uitdrukking van Siebel:
PN = (0,002 à 0,003) [(β–1)3+0,01.β.rp/so].Rm
(5.1)
Deze uitdrukking houdt rekening met de grotere kans op
plooien naarmate de plaatdikte kleiner is.
In figuur 5.10 zijn, met behulp van deze uitdrukking, berekende waarden voor PN gebruikt om PN/Rp 0,2 uit te zetten
tegen de dieptrekverhouding β voor staal Fe P05. De relatieve productdiameter δp=2rp/so is gevarieerd van 50 tot 400.
van een rechthoekig product).
De toepassing gebeurt in de praktijk vaak op basis van
ervaring. Een aantal regels voor de toepassing worden in
de VDI richtlijn 3377 (lit.[4]) gegeven.
Sterke plooivorming kan tot beschadiging van het gereedschap leiden. Een praktijkstrategie bij proefproducties is om
met een hogere plooihouderdruk dan berekend te beginnen
en deze stapsgewijs te verlagen tot er geen scheuren meer
ontstaan.
Behalve om plooien in de flens tegen te gaan, wordt een
plooihouder ook gebruikt om:
 secundaire plooivorming in de al getrokken productwand
tegen te gaan, vooral bij producten met een schuine
(conische) wand (zie § 2.3.1 en § 4.2.1);
 de materiaalstroming bij niet ronde producten te sturen.
Wanneer er geen vormplatines worden gebruikt, kunnen er
in de flens tussen naburige hoek- en buigsegmenten grote
verschillen in de materiaalstroom ontstaan. Plooien of
een zeer ongelijke producthoogte kunnen het gevolg zijn.
 terugvering na het persen tegen te gaan. Wanneer een
product uit het gereedschap wordt genomen, zal het
altijd iets terugveren uit de vorm waarin het is geperst.
Dit treedt met name op bij ondiepe rechthoekige producten van roestvast staal en aluminium bij de buigsegmenten (zie figuur 5.11).
figuur 5.11 Terugveren van de wand van een buigsegment
De neiging tot terugvering is sterker naarmate de verhouding van de E-modulus en de treksterkte van het materiaal (E/Rm) kleiner is en het materiaal dunner.
Door het vergroten van de dieptrekkracht door het aanbrengen van een hogere plooihouderdruk wordt deze terugvering minder. Dit wordt veroorzaakt doordat bij het buigen van de platine rond de stempelrand (in de strekfase)
en het trekken van de flens over de matrijsrand (in de
dieptrekfase) een extra trekspanning wordt aangebracht.
In de praktijk wordt terugvering ook tegengegaan door
ondiep reliëf in de wand of bodem te persen met een
strekbewerking. Dat wil zeggen een ontwerpaanpassing,
waardoor wand en bodem een grotere stijfheid krijgen.
Het laten staan van een flens langs de productomtrek
vergroot de stijfheid eveneens.
Het nadeel van het door middel van de plooihouderdruk tegengaan van secundaire plooien, grote verschillen in materiaalstroom of terugveren, is dat het resultaat daarvan erg
afhankelijk is van de wrijving tussen de platine enerzijds en
de matrijs en plooihouder anderzijds. De wrijving is slecht
beheersbaar. Variaties in de smering (smeerfilmdikte, temperatuur) worden direct teruggevonden in het resultaat.
Afhankelijk van de treksnelheid kan de wrijvingscoëfficiënt
afnemen wanneer de plooihouderdruk wordt verhoogd,
zodat de beoogde wrijvingstoename nihil is. Verder is het
bij niet ronde producten juist niet de bedoeling om de wrijving over de gehele platine te vergroten, maar alleen lokaal.
Een meer beheerste methode is met trekrillen (zie figuur 5.12.)
Deze trekrillen bevinden zich daar waar de materiaalstroom
moet worden afgeremd of de trekspanning in de wand
moet worden vergroot (bijvoorbeeld langs de lange zijden
figuur 5.12 Schematisch voorbeeld van een trekril
5.6 Perskracht en -afmetingen
De maximale kracht die optreedt tijdens de bewerking heeft
men nodig voor de berekening van de belasting op het gereedschap en voor de keuze van de pers. Behalve de dieptrekkracht, bepalen onder andere ook de productgrootte en
de benodigde plooihouderdruk de perskeuze.
De totale kracht die de pers moet kunnen leveren is de som
van de dieptrek- en plooihouderkracht. Bij het dieptrekken
van dunne plaat is de plooihouderkracht aanzienlijk en bedraagt meestal een derde tot de helft van de dieptrekkracht.
Het persbed en de inbouwhoogte moeten groot genoeg
zijn om het gereedschap te kunnen plaatsen, platines toe
te voeren en de producten te verwijderen. Een vuistregel is
dat de afstand tussen de persgeleidingen en de platine minimaal 5 cm moet zijn voor kleine producten en circa 50 cm
voor zeer grote producten.
In de publicatie VM 112 “Machines en gereedschappen”
wordt nader ingegaan op de persen en gereedschappen.
dieptrekken
De grootste dieptrekkracht die kan optreden is altijd kleiner
dan de maximaal overdraagbare kracht Fkri (zie § 2.3.1).
Deze is bij benadering:
(5.2)
Fkri = Ob.so.1,15.Rm
Ob = productomtrek ter hoogte van de bodemafronding
Een vuistregel om de dieptrekkracht te schatten bij het dieptrekken van een rond product met dieptrekverhouding β is:
Fdiep = Fkri.(β–1)/(βmax–1)
= 2π.rp.so.1,15.Rm.(β–1)/(βmax–1)(5.3)
rp = inwendige productstraal
βmax = maximale dieptrekverhouding behorende bij de relatieve productdiameter δp en de geldende omstandigheden (zoals de wrijving, zie ook figuur 4.3)
Bij een niet rond product moet er rekening mee worden gehouden dat de belasting bij de buigsegmenten aanzienlijk
kleiner kan zijn dan bij de hoeksegmenten.
Een schatting van de maximale dieptrekkracht die tijdens
het trekken optreedt voor een rechthoekig product is:
Fdiep = so.Rm.(2π.rp.C1+L.C2)(5.4)
L = totale lengte rechte zijden
C1 = 0,5 (ondiep) - 2 (diep, hp = 5 à 6.rp)
C2 = 0,3 (norm.plooihouderkracht, Fpl ≈ 1/3.Fdiep)
= 1 (ingeklemd)
strekken
De grootste kracht die bij het persen van een ril in een plaat
kan optreden, is:
Fmax = Oril.so.1,15.Rm
(5.5)
Oril = omtrek van de ril
34
Hoofdstuk 6
Praktijkvoorbeelden
6.1 Inleiding
In dit hoofdstuk wordt aan de hand van een aantal voorbeelden uit de praktijk de maakbaarheid van desbetreffende
producten behandeld. De volgende voorbeelden komen
aan bod:
 rond product zonder bodem uit een ronde en een vierkante platine;
 bracket: product met een rek- en stuikzone;
 ronde behuizing met flens; volgtrekken;
6.2 Rond product zonder bodem uit een ronde
en een vierkante platine
De vetkeerplaat is een zwak conisch rond product met een
gat in de bodem. Het productmateriaal is 1 mm dik koudvervormingsstaal Fe P05. De materiaalkeuze wordt behandeld in het supplement “Materialen”.
Figuur 6.1 toont het eindproduct, figuur 6.2 de maten.
6.2.2 Persen uit een ronde platine; maakbaar-
heidsanalyse
Het product - zonder gat in de bodem - kan op verschillende
manieren worden gemaakt. Meest recht toe recht aan is
het trekken van een product met flens. Daarna wordt de
bodem eruit geponst en de flens op maat gesneden, waarna de flens vervolgens wordt omgezet.
Wanneer de coniciteit groter zou zijn (gevaar voor plooien
in de wand) en de omgezette rand ook groter zou zijn, zou
omkeertrekken een alternatief zijn (zie figuur 2.18 in § 2.3.4).
Omdat de coniciteit gering is en bovendien de radius van
de rand (2 mm) klein is ten opzichte van de plaatdikte van
1 mm, biedt omkeertrekken hier geen voordelen.
Nagegaan wordt of het product met flens in één trek maakbaar is. De dieptrekverhouding β moet worden bepaald en
vergeleken met de maximale dieptrekverhouding βmax.
Daarnaast moeten ook de afrondingen van de bodem, flens
en rand worden gecontroleerd.
dieptrekverhouding β
Om β te bepalen moeten we het totale oppervlak van het
uitgeslagen product Au berekenen.
Om Au te berekenen, delen we de productvorm in segmenten in, waarvan we het oppervlak met de vergelijkingen uit
tabel 4.5 kunnen berekenen. Omdat de bodem- en flensafronding klein zijn, laten we deze weg. Dan is rbv=rp,
hw=hp en rfli=rw en:
oppervlak bodem:
π rbv2
= 38,7.103 mm2
oppervlak wand:
π (rp+rw) (hw/cos γ) = 63,7.103 mm2
oppervlak flens:
π (rfl2–rfli2)
= 13,1.103 mm2
oppervlak rand:
2 π rfl×hrand
= 5,1.103 mm2
totale oppervlak: Au =120,6.103 mm2
Omdat de productafrondingen worden weggelaten, is het
berekende productoppervlak iets groter dan in werkelijkheid
het geval is. Dan kunnen we de in § 5.2.1 aanbevolen 5%
toeslag op Au weglaten en is Au = Apl.
figuur 6.1
Vetkeerplaat
De platinestraal rpl is dan: rpl=√ Apl/π = 196 mm.
De dieptrekverhouding is β=rpl/rp=1,77.
controle kritische dieptrekverhouding βmax
Fe P05 is goed dieptrekbaar materiaal. Volgens tabel 4.1
is βmax=2,25 voor een relatieve productdiameter δp=71 en
onder gunstige omstandigheden (goede smering).
Bij dit product is de relatieve productdiameter groter,
δp=2.rp/so=222, zodat de maximale dieptrekverhouding
kleiner zal zijn. We gebruiken figuur 4.3 om βmax te schatten. Onder gunstige omstandigheden (lijn a) vinden we
βmax=2,0; onder slechte omstandigheden (lijn b) is βmax=1,8.
controle gereedschapsafrondingen
De matrijs- en stempelafrondingen zijn gelijk aan respectievelijk de flens- en bodemafronding. Deze bedragen respectievelijk 6 en 5 maal de plaatdikte, wat volgens § 5.4
acceptabel is.
figuur 6.2
Vetkeerplaat; belangrijkste maten zijn:
totale hoogte van product: hp=88 mm; hoogte
van de rand: hrand=8 mm; radius van de flensrand: rfl=135 mm; radius van productwand bij de
bodem: rp=111 mm; radius van productwand bij
de flens: rw=118,5 mm; coniciteit γ=4,5º; flensafronding rfa=6 mm; bodemafronding rba=5 mm
6.2.1 Basisvormen
De hoofdbasisvorm is rond. De wand is conisch, er is een
kleine vlakke flens met omgezette rand en de bodem ontbreekt. In de hieronder volgende analyse wordt ervan uitgegaan dat het gat na het dieptrekken wordt aangebracht.
omzetten van de rand
Over het omzetten van de rand kunnen we het volgende
opmerken. Dit is een dieptrekbewerking analoog aan het
maken van een product met hoogte hp=8 mm en straal
rp=135 mm. Dat betekent een dieptrekverhouding van:
β=√ 2.hp/rp+1 =1,06
Dit is erg laag. Een stempelafronding van 2 mm is bij
grotere dieptrekverhoudingen te klein ten opzichte van de
plaatdikte van 1 mm. Doordat de dieptrekverhouding
extreem klein is - er is bijna geen stuik zodat het meer een
buigproces is - verwachten we geen problemen, behalve
dan voor de terugvering. Maar daar is op de tekening in
voorzien (4º maximaal).
35
conclusie
Alleen onder slechte omstandigheden (versleten gereedschap, slechte smering) is er sprake van een kritisch product.
6.2.3 Persen uit een vierkante platine; een
alternatieve methode uit de praktijk
Het in figuur 6.1 afgebeelde product wordt in werkelijkheid
niet uit een ronde maar uit een vierkante platine geperst
met zijden van 410 mm (de ronde platine heeft een straal
van 196 mm).
Het is niet mogelijk om de productwand in één trek uit de
vierkante platine diep te trekken. In plaats daarvan wordt
de productwand in twee trekken gemaakt met een combinatie van dieptrekken, kraagtrekken en strekken.
In de eerste trek wordt een conisch product geperst, zie
figuur 6.3.
figuur 6.3
figuur 6.4
Gereedschap voor de fabricage van het product
in figuur 6.3. Na de eerste trek (boven) wordt er
een nieuw stempel ingeplaatst voor de tweede
trek (onder)
figuur 6.5
Bracket. hoogte: hp=1,12"=28,4 mm (incl. bodem); breedte: b=1,50"=38,1 mm (incl. wanden); bodemafronding: rba=0,12"=3,0 mm; binnenbochtradius: rp=0,50"=12,7 mm; buitenbochtradius: rp=0,75"=19,1 mm
Vetkeerplaat na (van linksboven naar rechtsonder)
de eerste trek, de tweede trek, nasnijden en omzetten van de rand
Het conische deel van de wand ontstaat doordat materiaal
over de stempel wordt gestrekt. Dit proces wordt bevorderd
door de grote platine (zie § 4.3). De rest van de wand wordt
door dieptrekken uit de flens gevormd. Aan het einde van
de slag wordt de bodem ingesneden en het conische deel
nog iets (een paar mm) opgerekt. Dit is een kraagtrekproces.
In de tweede trek wordt het onderste, conische deel van
de wand opgerekt tot de eindvorm (zie weer figuur 6.3).
Deze twee trekken vinden plaats op een 400 ton hydraulische pers met één gereedschap, waarvan voor de tweede
trek de stempel wordt omgewisseld (zie figuur 6.4).
Vervolgens wordt in één slag met een gecombineerd treken snijgereedschap de bodem losgesneden en de flens op
maat gesneden (figuur 6.3) en omgezet. Dit gebeurt op
een mechanische pers van 300 ton.
De platines worden eenvoudig geknipt, daar waar het materiaal (op coil) de fabriek inkomt. Daardoor zijn er bij de
pers geen speciale voorzieningen voor de ‘handling’ van
platen of coil nodig. Ook wordt bespaard op een gereedschap om ronde platines te snijden.
Deze voordelen wegen hier zwaarder dan het extra materiaalgebruik.
6.3 Bracket: product met een rek- en stuikzone
De bracket is een U-profiel met een 45º bocht, rechte wanden, een vlakke bodem en zonder flens (zie figuur 6.5).
Productmateriaal is 2 mm dik aluminium EN AW-2024 O.
6.3.1 Basisvormen
Het product bestaat uit de volgende basisvormen:
 één hoeksegment met een rekzone (de binnenbocht);
 één hoeksegment met een stuikzone (de buitenbocht);
 vier lijnstukken met buigzones, die zich naast de hoeksegmenten bevinden.
De vormplatine die bij dit product hoort is al in figuur 4.13
afgebeeld, met daarin ook de rek- en stuikzone getekend.
Deze platine is geconstrueerd volgens de in figuur 5.6 en
5.9 gegeven methoden.
6.3.2 Maakbaarheidsanalyse per basisvorm
buitenbocht
aanpak
De buitenbocht is een los hoeksegment met een stuikzone.
De openingshoek is 45º.
Uit tabel 4.3 kan worden afgelezen wat de maximaal maakbare relatieve producthoogte (hp/rp) van het hoeksegment
is als functie van de relatieve segmentdiameter δp (=2.rp/so).
uitkomst
Volgens figuur 6.5 is hier hp/rp=1,5, δp=19 en de relatieve
stempelafronding rsa/so=1,5. Volgens tabel 4.3 mag hp/rp bij
een waarde van δp=20 (met relatieve stempel- en matrijsafrondingen van respectievelijk 3,5 en 7) niet groter zijn
dan 7,1 voor een vormplatine en 6,4 voor een hoekplatine.
Dat is veel groter dan hp/rp=1,5, zodat zelfs met een kleine
relatieve stempelafronding (rsa/so) van 1,5, dit hoeksegment in één keer kan worden diepgetrokken.
36
binnenbocht
6.4 Ronde behuizing met flens; volgtrekken
aanpak
De binnenbocht is een 45º hoeksegment met een rekzone.
De relatieve producthoogte is hp/rp=2,2 en de relatieve
segmentdiameter δp=12,5 (komt overeen met so/rp=0,16).
Met tabel 4.4 kan worden gecontroleerd of dit maakbaar is
met een vormplatine.
Figuur 6.7 toont de maten van het product. Productmateriaal is 0,5 mm dik vervormingsstaal. Het wordt besteld als
Fe P23 HK 270 MB RM volgens NEN EU 139: licht nagewalst smalband, scheur- en poriënvrij oppervlak (MB) en
met een ‘mat’ oppervlak (RM). De mechanische eigenschappen zijn gelijk aan die van de breedband kwaliteit
Fe P03 volgens EN 10 130.
uitkomst
In figuur 6.6 zijn de waarden van de maximale relatieve
producthoogte hp/rp en de bijbehorende relatieve plaatdikte
so/rp uitgezet. Uit extrapolatie van deze figuur volgt dat als
so/rp=0,16, de relatieve hoogte hp/rp niet groter dan 1,4
mag zijn. Hieraan wordt niet voldaan. Het lijkt dus niet mogelijk om met een vormplatine de binnenbocht te maken.
Doet men dit toch, dan verwachten we dat de rand van de
platine zal inscheuren.
figuur 6.7
Behuizing met flens. totale hoogte van product:
hp=20,0 mm; radius van de flensrand: rfl=17,0 mm;
radius van productwand (binnenzijde): rp=7,54 mm;
flensafronding: rfa=0,3 mm; bodemafronding:
rba=0,3 mm; radius buitenzijde productwand:
rpu=8,00 mm
6.4.1 Basisvormen
figuur 6.6
Maximale relatieve hoogte hp/rp versus relatieve
plaatdikte so/rp voor 45º (dichte) en 90º (open
symbolen) hoeksegmenten met een rekzone van
aluminium EN-AW 2024-O (uit tabel 4.4)
oplossing
Uit het voorgaande blijkt dat het materiaal teveel wordt
gestrekt. Een oplossing is om meer materiaal bij de hoek te
hebben en voor stuik te zorgen.
Een platinevorm waarmee dat kan, staat in figuur 4.14.
Deze vorm zorgt voor voldoende materiaaltoevoer in de
rekzone om het benodigde wandoppervlak te maken (zonder te grote rekken en dikte-afname). Van belang is dat de
platine zo is vormgegeven, dat de stuikzone van de kop
zich uitstrekt tot in de rekzone van de binnenbocht.
Nagegaan moet echter nog worden of de kop zelf maakbaar is. Dit is een 180º hoeksegment met een relatieve
producthoogte hp/rp=1,5. Er kan een behoudende schatting van de maakbaarheid worden gemaakt door dit segment als een rond product te beschouwen.
De dieptrekverhouding β van een rond product met
hp/rp=1,5 is:
β=√ 2 hp/rp+1 = 2
Volgens tabel 4.1 is de maximale dieptrekverhouding
βmax=2 bij een relatieve productdiameter δp=2.rp/t=71. In
dit geval is de relatieve productdiameter een stuk kleiner,
namelijk δp=19. Het segment is derhalve maakbaar.
6.3.3 Praktijk
In de praktijk wordt het product gemaakt met de platine
van figuur 4.14. Dit gebeurt met een ‘low-cost’ houten
gereedschap (vanwege de lage aantallen) en met een erg
dik smeermiddel, dat vooral bij de hoeken wordt aangebracht (met een viscositeit van 320 ºcSt bij 40 ºC). Ter
vergelijking, de viscositeit van de smeermiddelen waarmee
de data in tabel 4.3 en 4.4 zijn bepaald, waren respectievelijk 32 ºcSt en 170 ºcSt.
De hoofdbasisvorm is rond. De wand is recht, de flens en
bodem zijn vlak.
6.4.2 Maakbaarheidsanalyse
aanpak
Uit de gegeven binnen- en buitenmaat van de productwand
volgt dat de wand 0,46 mm dik moet zijn, dunner dan de
uitgangsplaatdikte so=0,5 mm.
De bodem- en flensafronding zijn te klein ten opzichte van
de uitgangsplaatdikte om in een keer met dieptrekken te
maken. Er dus een nabewerking nodig om de met dieptrekken gemaakte benadering van de eindvorm te kalibreren.
Nagegaan wordt welke dieptrekverhouding β uit de productafmetingen volgt om aan de hand van de uitkomst een
trekschema op te stellen.
dieptrekverhouding
Deze volgt uit het oppervlak van het uitgeslagen product Au.
Om Au te berekenen, wordt de productvorm in segmenten
ingedeeld, waarvan het oppervlak met de vergelijkingen in
tabel 4.5 kan worden berekend.
Omdat de bodem- en flensafronding klein zijn, laten we
deze weg. Dan is rbv=rp, hw=hp en rfli=rp.
oppervlak bodem:
π rbv2
= 1,79.102 mm2
oppervlak wand:
2 π r p hw
= 9,48.10² mm2
oppervlak flens:
π (rfl2 - rfli2)
= 7,29.10² mm2
totale oppervlak: Au =18,56.102 mm2
Wanneer de productafrondingen worden weggelaten, is de
berekende productoppervlak iets groter dan in werkelijkheid
het geval is. Dan kunnen we de in § 5.2.1 aanbevolen 5%
toeslag op Au weglaten en is Au=Apl. De platinestraal rpl is
dan:
rpl = √ Apl/π = 24,3 mm.
De dieptrekverhouding β=rpl/rp=3,22.
37
Dit kan niet in een keer worden getrokken (zie tabel 4.1).
Met behulp van tabel 4.2 stellen we een trekschema op
(een eis daarbij is, dat de flens van de tussenproducten
niet kleiner mag zijn dan die van het eindproduct):
1. Relatieve platinediameter
δpl=2.rpl/so=97
→ gebruik de tweede kolom van links in tabel 4.2.
2. Aantal trekken
- β/β1,max=3,22/2,00=1,61>β2,max (=1,34) → meer
dan twee trekken
- 1,61/β2,max=1,61/1,34=1,20<β3,max (=1,28) → drie
trekken
Er zijn dus drie trekken èn de extra kalibratietrek nodig.
3. Keuze dieptrekverhoudingen
Gekozen wordt β1=2,00 en β2=1,34.
Aangeraden wordt om bij de (vierde) kalibratieslag de
productstraal iets te verkleinen.
Gekozen wordt β4=1,02.
Dan wordt β3=β/(β1.β2.β4)=1,18.
Stempel- en matrijsradii rs en rm
4
e
4 trek:
rs,4=rp=7,54 mm;
3e trek:
rs,3=rs,4.β4=7,7 mm;
rm,4 =rpu
=8,00 mm
rm,3 =rs,3+1,0.so
=8,2 mm
2e trek:
rs,2=rs,3.β3 = 9,1 mm; rm,2 =rs,2 + 1,1.so
=9,7 mm
1e trek:
rs,1=rs,2.β2=12,2 mm; rm,1 =rs,1+1,15.so
=12,8 mm
De matrijsradius is de som van de stempelradius en de
trekspleet.
De trekspleet in de laatste trek wordt bepaald door de
verlangde wanddikte (figuur 6.7). Bij de eerste trek is
1,15 maal de plaatdikte aangehouden (§ 5.4). Bij de
tweede en derde volgtrek wordt deze steeds kleiner
genomen.
5. Stempelafrondingen
Voor de laatste (kalibratie) trek wordt de stempelafronding gelijk gesteld aan de bodemafronding in figuur 6.7.
De stempelafrondingen rsa van de andere trekken moeten
kleiner zijn dan het verschil tussen de stempelradius rs
van de betreffende slag en de radius rbv van het vlakke
deel van de bodem in de volgende slag.
De grootste aanbevolen waarde van rsa,i wordt dan (zie
ook figuur 6.8):
rsa,i=rs,i–rbv,i+1=rs,i–rs,i+1+rsa,i+1
Bij voorkeur moet de stempelafronding echter groter zijn
dan het verschil tussen de stempelradii van de twee opeenvolgende trekken.
De kleinste aanbevolen waarde van rsa,i wordt dan (zie
ook figuur 6.8):
rsa,i=rs,i–rs,i+1
Voor de derde trek kiezen we de maximum waarde, voor
de andere twee het gemiddelde:
4e trek: rsa,4=0,3 mm
3e trek: rsa,3=7,7–7,54+0,3=0,46 mm
2e trek: rsa,2=9,1–7,7+0,46/2=1,6 mm
1e trek: rsa,1=12,2–9,1+1,6/2=3,9 mm
6. Matrijsafrondingen
Voor de opeenvolgende matrijsradii rma geldt een vuistregel dat deze steeds 60% à 80% van de radius van de
voorgaande trek moet zijn:
rma,i=(0,6 à 0,8).rma,n-1
figuur 6.8
Stempels voor de eerste en tweede trek.
rmin=kleinste aanbevolen waarde voor rsa,1;
rmax=grootste aanbevolen waarde voor rsa,1
Voor de eerste trek moet deze tussen vier- en tienmaal de
plaatdikte liggen (zie § 5.4). We nemen het gemiddelde
zodat rma,1=3,5 mm.
Bij de tweede en derde trek wordt rma:
2e trek: rma,2=0,8.3,5=2,8 mm
3e trek: rma,3=0,8.2,8=2,2 mm
Voor de laatste (kalibratie) trek wordt de stempelafronding gelijkgesteld aan de bodemafronding in figuur 6.7:
rma,4=0,3 mm.
7. Trekhoogtes
Er moet bij de bepaling van de trekhoogtes (stempelweg
u) worden opgelet dat de tussenproducten niet zover
worden doorgetrokken dat de flens kleiner wordt dan die
van het eindproduct.
Na de eerste trek is de straal van de flensrand gelijk aan
de eindwaarde rfl=17 mm en blijft dat bij de volgende
trekken.
Het totale oppervlak van de tussenproducten verandert
niet en is (met verwaarlozing van de bodem en flensafronding) steeds de som van het bodem-, wand- en
flensoppervlak:
Au,i=π.rbv,i2+2π.hw,i.rp,i–π.(rfl,i2–rfli,i2)
Het oppervlak is constant, zodat Au,i=Au. De flensdiameter verandert na de eerste trek niet meer zodat rfl,i=rfl.
Wanneer de bodem- en flensafrondingen worden weggelaten, is:
rbv,i = rp,i = rfli,i = rs,i
Dan is de uitkomst:
Au
= π.[rfl2+2.hp,i.rs,i]
18,56.102 mm2 = π.[289+2.hp,i.rs,i]
Dan worden de respectievelijke producthoogtes:
1e trek: hp,1=151/rs,1=12,5 mm
2e trek: hp,2=151/rs,2=16,6 mm
3e trek: hp,3=151/rs,3=19,6 mm
4e trek: hp,4=151/rs,4=20,0 mm
De stempelweg is steeds u=hp–so=hp–0,5 mm.
samenvatting
In figuur 6.9 en tabel 6.1 worden de diverse stappen en
waarden overzichtelijk weergegeven.
Vaak laat men bij zulke kleine productafmetingen de tussenproducten aan de strook uitgangsmateriaal vastzitten ten
behoeve van het transport tussen de opeenvolgende be-
38
werkingen. Dat kan door de platine zodanig uit te snijden,
dat deze met smalle bandjes vast blijft zitten aan de strook
(zie ook figuur M.11 in het supplement “machines en gereedschappen”). De bewerkingen worden dan ook vaak met
één volggereedschap uitgevoerd: één gereedschap met
naast elkaar de stempels en matrijzen voor het snijden van
de platine, het dieptrekken en kalibreren en het uiteindelijke
na- en lossnijden van de productomtrek.
tabel 6.1
figuur 6.9
Platine en de tussenproducten na de 1e, 2e en 3e
trek (links) en na de 4e trek (rechts)
Dieptrekverhouding, stempel- en matrijsafmetingen en trekhoogte van de vier trekken
trek
β
rs [mm]
rm [mm]
rsa [mm]
rma [mm]
hp [mm]
u [mm]
1
2,0
12,2
12,8
3,9
3,5
12,5
12,0
2
1,34
9,1
9,7
1,6
2,8
16,6
16,1
3
1,18
7,7
8,2
0,46
2,2
19,6
19,1
4
1,02
7,54
8,00
0,30
0,30
20,0
19,5
39
Hoofdstuk 7
Checklist/trouble shoot list
3) Controle van het gereedschap
Algemeen
In geval van het produceren met een bestaand gereedschap
(herhalingsorder) kan men het beste eerst met de volgende
zaken beginnen.
1) Inventarisatie
 Ga na of en welke veranderingen er in het fabricageproces hebben plaatsgevonden
Symptoom/oorzaak-matrix
2) Controle van het materiaal
Is het product nog niet eerder geproduceerd, of kan men
aan de hand van de vorige opmerkingen niet tot een beter
product komen, dan kan men met behulp van tabel 7.1
zoeken naar de mogelijke oorzaken.
 Heeft het materiaal de juiste dikte: meet de dikte met
een micrometer op 0,01 mm nauwkeurig.
 Om zeker te zijn dat de machine weer correct is ingesteld,
wordt vaak het laatste product van de voorgaande serie
bewaard, evenals enkele platines. Het product kan nog
een keer worden geperst met platines uit de voorgaande
partij, om afwijkingen door andere materiaaleigenschappen van een nieuwe partij uit te sluiten.
 Een Erichsen strekproef geeft reeds een goede indicatie,
als een trekproef niet kan worden uitgevoerd (zie VM 111
“Materialen”).
tabel 7.1
 Controleer het gereedschap op vervuiling, verruwing, slijtage en aanladen van de stempel- en matrijsafrondingen,
trekrillen, plooihouderoppervlak.
 Bij kritische producten is het wenselijk het slijppatroon in
de richting van de materiaalstroom te leggen, of waar
het materiaal moet schuiven het oppervlak te polijsten.
Zeker bij verzinkt of voorgelakt materiaal.
 De stempel, ten opzichte waarvan van het materiaal niet
of weinig beweegt, mag bij dieptrekken niet te glad en
te vet zijn.
 Let op ophoping van vuil en vet, waardoor pennen en
schuiven niet meer kunnen bewegen, of de plooihouder
niet meer goed aankomt.
Deze trouble shoot tabel kan men het beste als volgt toepassen:
1) Inventariseer eerst de aanwezige symptomen.
2) Kijk vervolgens bij die mogelijke oorzaken die het
meest worden genoemd.
Symptoom/oorzaak-matrix (trouble shoot tabel)
oorzaken
symptomen
1
langsscheuren in wand
2
dwarsscheuren in wand
3
dwarsscheuren bij bodemafronding
4
sterke verruwing
5
grote dikte-afname
6
primaire plooien
7
secundaire plooien
8
glimmende plekken wand
9
glimmende plekken flens
plooihouder
smering
gereedschap
A1 A2 A3 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7














materiaal/proces
D1 D2 D3 E1 E2 E3 E4 E5 E6



 



C
pers
 


 




 
  









10 ongelijke rand, symmetrisch
11 ongelijke rand, asymmetrisch
Symptomen


   
 
Opmerking
1) langsscheuren in de wand
langsscheur duidt op een materiaalprobleem
2) dwarsscheuren in de wand
lopen er ook plooien vast in de trekspleet, zie dan 6) en 7)
3) dwarsscheuren bij de bodem
4) sterke verruwing
komt vaak voor bij koper of aluminium (sinaasappelhuid)
5) grote dikte-afname
zoals bij het begin van insnoeren
6) primaire plooien
ontstaan in de flens tussen plooihouder en matrijs (veroorzaakt vaak grote slijtage)
7) secundaire plooien
ontstaan bij de matrijsafronding en/of in de wand
8) glimmende plekken op het product (wand) let op de verdeling
9) glimmende plekken op de flens (bodem) let op de verdeling
10) ongelijke rand, symmetrisch verdeeld
11) ongelijke rand, asymmetrisch verdeeld
zoals bijvoorbeeld oorvorming
40
Oorzaken
De oorsprong ligt bij:
meer informatie in:
A:
B:
C:
D:
E:
§
§
§
§
§
plooihouder;
matrijs/stempel;
smering;
pers;
materiaal.
5.5; § 3 supplement machines en gereedschappen;
5.4; § 3 supplement machines en gereedschappen; VM 112;
3 supplement materialen; VM 111;
2 supplement machines en gereedschappen; VM 112;
2.3, § 4, § 5.2 en § 5.3; § 2 supplement materialen; VM 111;
A1) plooihouderdruk te laag
Let op: door de plooien kan het gereedschap snel vervuilen en beschadigen. Als de plooihouderdruk niet kan worden
verhoogd, overweeg dan het toepassen van trekrillen, een scherpere matrijsafronding, of een grotere platine.
A2) plooihouderdruk te hoog
Let bij het verlagen van de plooihouderdruk op [A1] en [D1]. Kan het product vervolgens wel zonder scheuren maar
niet zonder plooien worden gemaakt, dan moeten de matrijs- en stempelafronding, de vorm van de platine, het aantal
bewerkingen of de materiaalkwaliteit opnieuw worden bekeken.
A3) plooihouderdruk ongelijkmatig
 Bij een ongelijkmatige verdeling van de plooihouderdruk zal het materiaal niet goed toestromen.
Oorzaken kunnen zijn:
- verkeerde verdeling van de trekkussenpennen;
- ongelijke lengte trekkussenpennen: 0,1 mm verschil is soms al genoeg om problemen te veroorzaken;
- vervuild persbed en/of trekkussen (door bijvoorbeeld ponsdoppen);
- defect aan het trekkussen of de plooihouderveren;
- een scheur in de plooihouder;
- te dunne plooihouder.
B1) matrijsafronding te klein
 Door de kleine radius moet het materiaal sterk buigen. Hierdoor ontstaan aan het oppervlak grote rekken. Dit is te
zien aan verruwing (sinaasappelhuid). Verder is de benodigde kracht groot.
Let op of de matrijs niet aangeladen is (met productmateriaal).
Is een kleine flensafronding nodig voor het product, trek dan voor met een grotere matrijsafronding en maak met
een kalibratietrek de flensafronding scherper.
In principe zijn er twee mogelijkheden om een scherpe flensafronding te maken:
a) Trek het product iets te hoog en druk in de kalibratietrek de flensafronding terug in de flens.
Dit is voor het materiaal de gunstigste belasting. Wel moet de productwand goed worden opgesloten omdat de
belasting van trek naar druk omkeert.
b) Trek het product op de juiste hoogte en strek het materiaal om een scherpe matrijsafronding in de kalibratietrek.
Bij de flensafronding moet het materiaal nog veel vervormen en ook vloeit er nog materiaal uit de flens toe. Dit
is voor het materiaal een grote belasting, en meestal is de spreiding in de vormnauwkeurigheid groter dan bij de
vorige methode. Het product wordt echter tegen de stempel getrokken wat in de praktijk vaak een
eenvoudigere uitvoering voor het gereedschap betekent.
B2) matrijsafronding te groot
 Bij de matrijsafronding drukt de plooihouder niet meer op het materiaal en kunnen er plooien ontstaan.
Vergroten van de radiale trekspanning door de plooihouderdruk te vergroten, het aanbrengen van trekrillen, uit te
gaan van een grotere platine of gebruik te maken van een verplaatsingsgestuurde plooihouderbekrachtiging
(trekkussen).
Let ook op slijtage.
B3) trekspleet te klein
 Het materiaal wordt dikker bij het dieptrekken. Dit kan afhankelijk van de materiaaleigenschappen (bijvoorbeeld de
r-waarde) verschillen. Ook kan door een lage wrijving met de plooihouder de dikte-afname na het stuiken van de
flens bij het buigen rond de matrijsafronding en het weer recht trekken in de trekspleet minder zijn. Enig
'nastrijken' in de trekspleet hoeft niet verkeerd te zijn. Daardoor wordt de productnauwkeurigheid vaak beter. Wel
wordt het gereedschap veel hoger belast, met als gevolg meer slijtage.
Het materiaal is te dik. Let op aanladen; ook de stempel kan aangeladen zijn.
B4) trekspleet te groot
 Ingeval van en conisch product zie § 3.2.1.
 Kan samengaan met te dun materiaal.
Probeer met een onderlegfolie onder de platine er voor te zorgen dat de spleet wordt gereduceerd. Werkt het
gereedschap dan goed, dan kan men overgaan tot het aanpassen van de matrijs (-radius en -afronding).
Let op slijtage.
B5) stempelafronding te klein
 Naarmate de stempelafronding kleiner is, treedt er een grotere rekconcentratie op. Bij een zeer kleine
stempelafronding werkt de stempel als een snijstempel en scheurt de bodem bij het begin van de trek.
B6) uitlijning van stempel en matrijs is onvoldoende
 Als de uitlijning niet goed is, is de trekspleet niet overal gelijk wat tot uiting komt in het ongelijkmatig toestromen
van materiaal uit de flens.
B7) versleten trekril
 Het materiaal ondervindt geen weerstand meer. Vaak heeft men reeds (tevergeefs) de plooihouderdruk hoog
opgevoerd. Vergeet daarom niet na reparatie van het gereedschap de plooihouderdruk weer te verlagen.
41
C)
smering niet optimaal
 De wrijving wordt beïnvloed door de smering. Deze werkt in combinatie met het materiaal- en
gereedschapoppervlak.
- Zorg voor een goede en gelijkmatig aangebrachte smeerfilm.
- 'Dik' smeert niet beter.
- Reinig het gereedschap goed alvorens met een nieuw middel te beginnen. Verwijder aanlaadresten, en polijst
eventueel de beschadigde delen.
Er zijn minimaal tien producten nodig om een indruk te krijgen van de smering.
D1) trekkussen-hydrauliek functioneert onvoldoende
 Een te lage instelling van de druk in het hydraulische systeem in verhouding met de maximale druk: tot 20% van
de maximale druk zijn de meeste trekkussens vaak erg onnauwkeurig.
 De werking kan slecht zijn, zodat de druk pas na enkele millimeters weg opgebouwd is en er bij het begin van het
omvormproces geen plooihouderdruk is.
D2) a-centrische belasting van de stoter van de pers
 Grijpt de kracht van het gereedschap niet aan in het werkpunt van de pers, dan heeft de stoter de neiging te
kantelen en wordt de geleiding zwaar belast.
D3) snelheid van de pers verkeerd ingesteld
 Bij een hoge snelheid werkt de smering vaak beter. Maar let op dat de stoter niet met grote snelheid tegen de
plooihouder botst, omdat dan door trillingen in de pers (-hydrauliek) de plooihouderdruk even weg kan vallen en er
plooien ontstaan.
E1) materiaal te dik
 Het materiaal loopt klem in de trekspleet of het wordt te veel tegengehouden door de trekrillen.
E2) materiaal te dun
 Te dun materiaal loopt te makkelijk langs de trekril en langs de matrijsafronding. Dun materiaal heeft meer neiging
tot plooien dan dikker materiaal bij gelijke platine-afmeting.
E3) rand van de band
 Materiaal kan aan de rand iets dunner zijn of iets andere eigenschappen hebben. Soms is een stukje van de
afgesneden rand in de platine terug te zien.
E4) bramen aan de platine
 Door bramen ligt de plooihouder niet goed aan. Om slijtage van de matrijs te beperken legt men de platine meestal
met de braamzijde naar de plooihouder toegekeerd in het gereedschap.
Controleer het gereedschap waarmee de platinewordt gesneden.
E5) voor de gegeven materiaalkwaliteit is de gevraagde vervorming te groot
 Het proces en het materiaal zijn niet goed op elkaar afgestemd.
Maak een analyse van de bewerkingen (zie § 4). Mogelijke oplossingen zijn:
- langsscheuren:
kies een ander materiaal of geef een gloeibehandeling;
- dwarsscheuren bij de bodemafronding: overweeg een extra trek of een vormplatine;
- dwarsscheuren in de wand:
let ingeval van een scheur bij een hoek extra op [B1], [B3] en [C];
gebruik eventueel een vormplatine of een extra trek.
- scheuren bij strekken:
overweeg een voortrek (specialistisch).
Mogelijke oplossingen met betrekking tot het materiaal zijn:
- tussengloeien;
- bij messing: legering met lager zinkgehalte;
- bij roestvast staal: legering met een hoger nikkel- of een lager koolstofgehalte;
- bij vervormingsstaal: kies een hogere kwaliteit, 04 --> 05 --> 06 (zoals in NEN EN 10 130).
- bij aluminium: gebruik dezelfde legering in andere (warmte)behandelde toestand.
E6) vlakte-anisotropie
 te grote vlakte-anisotropie leidt tot oorvorming.
Aanpassen platine. Soms kan verdraaien van de platine t.o.v. de walsrichting een gunstig effect hebben bij niet
ronde producten.
42
Supplement "materialen"
tabel S.2
Een overzicht van de elasticiteitsmoduli van
enkele belangrijke materialen
metaal
E (GPa)
S.1 Inleiding
ongelegeerd staal
210
In dit supplement wordt nader ingegaan op die aspecten
van materialen die specifiek betrekking hebben op de in
deze publicatie behandelde processen. Dit supplement kan
niet als een op zichzelf staand geheel worden gezien, maar
dient te worden gelezen of geraadpleegd samen met de
publicatie VM 111 “Materialen”.
roestvast staal
S.2 Productmaterialen
S.2.1 Mechanische eigenschappen die van be-
lang zijn voor het dieptrekken
Bij dieptrekken blijkt dat de volgende materiaaleigenschappen van belang zijn:
 elasticiteitsmodulus;
 rekgrens;
 treksterkte;
 breekrek;
 versteviging;
 anisotropie.
De meeste van deze eigenschappen worden bepaald door
middel van de trekproef zoals beschreven in VM 111 “Materialen”. Voor een aantal materialen zijn in tabel S.1 resultaten van een trekproef opgenomen. In deze tabel zijn tevens de resultaten van de Erichsenproef toegevoegd, alsmede de maximale dieptrekverhouding.
elasticiteitsmodulus E
De elasticiteitsmodulus is een maat voor de stijfheid (weerstand tegen elastische vervorming) van een materiaal. Bij
het dieptrekken komt dit tot uitdrukking in de hoeveelheid
terugvering na vervormen. Materialen met een lage elasticiteitsmodulus, zoals aluminium, vertonen meer terugvering
dan bijvoorbeeld staal.
De elasticiteitsmodulus wordt onder de meeste omstandigheden als een materiaalconstante beschouwd. In tabel S.2
staan de elasticiteitsmoduli van enkele belangrijke materialen; deze waarden gelden onder normale omstandigheden
als een goede benadering.
- ferritisch
- austenitisch
220
200
koper en -legeringen
115
aluminium en -legeringen
70
rekgrens Rp en treksterkte Rm
Als vuistregel voor de keuze van de plooihouderdruk bij
dieptrekken wordt één à twee procent van Rp genomen.
Volgens een andere vuistregel is de maximale kracht die bij
het dieptrekken en strekken kan worden aangebracht,
rechtevenredig met de dikte so van het uitgangsmateriaal
en de treksterkte Rm (zie § 5.6 op bladzijde 33).
Als meer dan de maximale kracht wordt aangebracht, zal
de toelaatbare treksterkte in het product worden overschreden en het product scheuren tijdens de fabricage. De minimaal benodigde kracht voor blijvende vervorming is evenredig met de rekgrens Rp.
versteviging
Tijdens het vervormen van plaat neemt de vloeispanning
toe. Dit wordt versteviging genoemd. Het is in wezen een
sterker worden van het materiaal.
De mate van versteviging wordt vastgelegd in de verstevigingsexponent n.
Deze exponent wordt bepaald met de trekproef (zoals bijvoorbeeld in EN 10 130 voorgeschreven; zie ook VM 111
“Materialen”).
De n-waarde is met name van belang bij strekken. Bij strekken worden de rekken bij materialen met een hoge n-waarde
homogener verdeeld over het te vervormen onderdeel dan
bij een lage n-waarde. Te grote lokale rekken, waardoor
het materiaal scheurt of het product wegens een te grote
lokale wandverdunning moet worden afgekeurd, treden bij
materialen met een hoge n-waarde pas later op.
Een hoge n-waarde gaat samen met een hoge gelijkmatige
rek bij een trekproef.
Een vuistregel is dat het materiaal met de grootste verhouding van treksterkte Rm en rekgrens Rp de grootste verstevigingsexponent n heeft (zie § 2.3.1 op bladzijde 12).
Enkele dieptrekmaterialen met in de praktijk gemeten –
r- en n-waarden
tabel S.1
resultaten trekproeven
volgens
norm
materiaal
dikte so
[mm]
Rp 0,2
[MPa]
Rm
[MPa]
Ag
[%]
A80
[%]
resultaten vervormingsproeven
–r
dieptrekken
n
βmax
(1)
strekken
Erichsen indringdiepte (2) [mm]
koudgewalst vervormingsstaal
Fe P03 G
(3)
Fe P05
EN 10 142
1
300
371
18
32
0,93
0,17
2,0
10,0
EN 10 130
1
169
313
24
42
1,61
0,22
2,25
11,5
roestvast staal
X 5 CrNi 18 10
EU 88
0,7
300
658
44
50
1,03
0,40
2,1
12,1
X 6 Cr 17
EU 88
1
350
499
15
26
0,99
0,15
2,0
10,0
EN AW-1050 O
EN 573
1
30
79
33
44
0,90
0,27
EN AW-1050 H14
EN 573
1
119
127
2,0
4,4
--
--
EN AW-5754 O
EN 573
1
120
224
20
23
EN AW-5754 H32
EN 573
1
151
228
14
18
aluminium
(1)
(2)
(3)
(4)
1,95
10,9
(4)
1,95
8,1
0,79
0,24
1,95
9,2
0,69
0,18
1,95
8,6
(4)
Bepaald met een gereedschap met 50 mm stempeldiameter; matrijs- en stempelafronding waren 5 mm.
Erichsentest volgens DIN 50 101. Gemeten wordt de indringdiepte van een bolvormig stempel met een diameter van 20 mm in een ingeklemde proefplaat.
Thermisch verzinkt.
De –
r-waarde en n-waarde konden door de kleine breukrek van de trekstrips niet worden bepaald.
43
anisotropie
Wanneer een materiaal in alle richtingen - lengte, breedte en
dikte - dezelfde eigenschappen heeft, dan wordt dat materiaal isotroop genoemd. Is dit niet zo, dan is het materiaal
anisotroop. Door de walsprocessen die ze ondergaan zijn
plaatmaterialen in de praktijk meestal anisotroop. De bepaling van de anisotropiefactor r is omschreven in EN 10 130
(zie ook VM 111 “Materialen”).
normaalanisotropie (r-waarde)
Om het materiaal te karakteriseren worden vaak trekproeven uitgevoerd loodrecht, evenwijdig èn onder 45º met de
walsrichting. Het gemiddelde van de normaalanisotropie
wordt dan berekend met:
–r =¼{r +r +2r } (zie ook tabel S.1)
0
90
45
Hoge anisotropie-coëfficiënten zijn gunstig voor dieptrekken. Voor de goed dieptrekbare vervormingsstaalsoorten
(vanaf Fe P04 in EN 10 130) worden minimumwaarden van
r90 verlangd. Voor Fe P04 moet r90>1,6 zijn. Materialen
met matige r-waarden kunnen desalniettemin goed dieptrekbaar zijn, zoals austenitisch roestvast staal en koper.
Deze materialen hebben dan vaak een hoge n-waarde en
breukrek.
oorvorming (∆r-waarde)
Wanneer de anisotropie-coëfficiënten rα per hoek ten opzichte van de walsrichting verschillen, zal bij dieptrekken
van bijvoorbeeld een rond product de dikteverandering van
de flens niet in alle richtingen gelijk zijn en de productrand
niet overal even hoog worden. Dit wordt oorvorming genoemd. Van een product met oorvorming moet de rand
worden afgesneden.
Een maat voor de gevoeligheid voor oorvorming is de
vlakte-anisotropie ∆r=½(r0+r90–2 r45). Hoe kleiner ∆r, hoe
minder de oorvorming.
S.2.2 Overige eigenschappen van belang voor
proces en product
korrelgrootte
De korrelgrootte beïnvloedt behalve de mechanische eigenschappen de mate van verruwing bij strekken (sinaasappelhuid). Deze verruwing treedt met name op aan de buitenkant van diepgetrokken producten bij de bodemafronding
en bij met strekken gemaakte vormen.
De verruwing kan leiden tot problemen met het uiterlijk en
de corrosiebestendigheid van producten. Ook kunnen er problemen ontstaan met de hechting van deklagen, zowel met
vooraf aangebrachte als met nadien op te brengen lagen.
De korrelgrootte wordt aangeduid met een (ASTM)getal.
Dit getal is een maat voor het aantal korrels per oppervlakte-eenheid. Hoe groter dus het getal wordt, des te
kleiner is de korrel. De Erichsentest kan een hulpmiddel
zijn om de (sinaasappel)ruwheid te bepalen.
oppervlaktegesteldheid
Het oppervlak (chemische samenstelling, ruwheid, hardheid) heeft invloed op de smering en op de vervuiling en
slijtage van het gereedschap.
Deze aspecten hebben veel invloed op het dieptrekken,
zowel technisch als economisch, zodat specificatie van
het oppervlak met zorg moet gebeuren.
Voor de smering is een glad oppervlak gunstiger dan een
ruw oppervlak (bijvoorbeeld Ra=1,5 µm). Te gladde oppervlakken (Ra<0,4 µm) zijn weer ongunstig voor de smering.
De materiaalruwheid benadert in dat geval de gereedschapsruwheid. Dit kan aanleiding geven tot ‘koudlassen’ ofwel
‘vreten’. Meestal zal het verlangde productuiterlijk of -functioneren echter de doorslag geven. Materiaal dat onbekleed
blijft (bijvoorbeeld roestvast staal) moet dan soms in een
gladde (Ra<0,4 µm) voor smering ongunstige toestand
worden verwerkt.
Het plaatoppervlak kan blank zijn of bekleed. De smeereigenschappen kunnen dan echter niet met elkaar worden
vergeleken. De smeereigenschappen van verzinkte staalplaat bijvoorbeeld wijken in de meeste gevallen af van die
van onbeklede staalplaat. Daarnaast kan vervuiling van het
gereedschap optreden door aanladen met zink en door
losse zinkdeeltjes (flaking of powdering genoemd).
De wrijving bij voorgelakte plaat is in het algemeen lager
dan bij blanke plaat. Soms kan bij het dieptrekken smering
zelfs achterwege blijven.
afmetingen, vorm en profiel
Zo min mogelijk variatie in de dikte is belangrijk voor een
constant vervormingsgedrag van een plaat. Voor band en
plaat zijn dikte-toleranties vastgelegd in normen (NEN-EN
10 131 voor koudgewalst vervormingsstaal en NEN-EN
143 voor thermisch verzinkt vervormingsstaal).
Onvlakheid en restspanningen kunnen een hinderlijk verschijnsel zijn. De onvlakheid kan zichtbaar zijn als golven
in de lengte van de plaat in het midden of aan de randen.
Als gevolg van deze afwijkingen kunnen bijvoorbeeld platines of ondiepe slappe diepgetrokken producten scheluw
trekken.
Soms wordt coilmateriaal voorafgaand aan het dieptrekken
gericht om vlak uitgangsmateriaal te krijgen. Bedacht moet
worden dat de restspanningen daarmee niet helemaal verdwijnen en nog steeds tot afwijkingen van de productvorm
kunnen leiden.
Belangrijkste remedie is het goed bestellen van het productmateriaal met betrekking tot bijvoorbeeld de toleranties.
Verder moet men er zich van bewust zijn en accepteren dat
het materiaal spreiding heeft in z'n eigenschappen. Men
moet zorgen dat het vervormingsproces de toleranties aankan.
S.2.3 Voor dieptrekken geschikte materialen
De zachte kwaliteiten van een groot aantal plaatmaterialen,
zoals staal, roestvast staal, koper, messing, aluminium en
aluminiumlegeringen kunnen worden diepgetrokken. Met
zacht wordt hier bedoeld dat het materiaal niet door voorafgaande bewerkingen al een deel van het vervormingsvermogen heeft opgesoupeerd.
Aan de hand van beschrijvingen en tabellen worden hierna
volgend de relevante eigenschappen gegeven van veel in de
praktijk toegepaste plaatmaterialen (met een dikte kleiner
dan 3 mm). Voor zover mogelijk zijn deze eigenschappen
overgenomen uit de diverse normen. Hierbij is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van de Europese normen (EN).
A
Ongelegeerd laag koolstofstaal, onbekleed
A1 EN 10 111 (1991) - Continu warmgewalste plaat en
band van laag koolstofstaal voor koud dieptrekken of
zetwerk, technische leveringsvoorwaarden (zie ook
tabel S.3). De bijbehorende norm voor toleranties op
vorm en afmeting is opgenomen in NEN-EN 10 051
(1998): Continu warmgewalste niet-beklede plaat en
band van ongelegeerd en gelegeerd staal, toleranties
op vorm en afmeting.
A2 NEN-EN 10 130 (1998) - Koudgewalste platte producten van laag koolstofstaal voor koud dieptrekken of
zetwerk, technische leveringsvoorwaarden (zie ook tabel S.4). De bijbehorende norm voor toleranties op vorm
en afmeting is opgenomen in NEN-EN 10 131 (2002):
Koudgewalste, niet-beklede platte producten van laag
koolstofstaal en staal met een hoge vloeigrens voor
koud dieptrekken of zetwerk, toleranties op vorm en
afmeting.
Deze norm heeft betrekking op materiaal in walsbreedten
van meer dan 600 mm; dit heeft invloed op de vormtoleranties.
De materialen genoemd in deze tabel zijn de meest
toegepaste staalsoorten voor dieptrekwerk. De kwaliteiten Fe P01 en Fe P03 zijn hierbij het minst gedefinieerd en vertonen een grotere toegestane spreiding in
eigenschappen. Deze materialen zijn geschikt voor
eenvoudig dieptrekwerk. Voor meer gecompliceerd
dieptrekwerk komen de beter gedefinieerde kwaliteiten
Fe P04 en Fe P05 in aanmerking.
44
tabel S.3
Warmgewalst vervormingsstaal (zie A1)
(1)
treksterkte Rm (max.)
[MPa]
toekomstige
aanduiding
kwaliteit
Fe P10
DD 10
Fe P11
DD 11
rek na breuk A (min.)
[%]
(470)(3)
(470)(3)
440
dikte ≥ 3 mm
(L0=5,65 √S0)
dikte <3 mm
(L0=80 mm)
dikte ≥ 3 mm
dikte <3 mm
430
(2)
–
–
24
28
Fe P12
DD 12
400
390
27
32
Fe P13 (niet verouderend staal)
––
410
400
28
34
(1)
(2)
(3)
Voor koud nagewalste producten en producten met een dikte van minder dan 1,5 mm, zijn de in de tabel vermelde waarden van de mechanische
eigenschappen niet van toepassing; voor zulke producten kunnen waarden bij de bestelling worden overeengekomen.
Bij gebeitste producten moeten de in de tabel vermelde rekwaarden met 1 punt worden verminderd.
Deze waarde is slechts bindend, indien zij nadrukkelijk bij de bestelling wordt overeengekomen.
tabel S.4
Koudgewalst vervormingsstaal (zie A2)
staalkwaliteit
definitie en
toekomstige aanduiding
aanduiding volgens
EN 10 020
Fe P01
DC 01
(6)
Fe P03
Fe P04
Fe P05
DC 03
DC 04
DC 05
(1)
geldigheidsduur opperafwezigheid
desoxidatie- van de
vlaktevan
methode
mechanische
kwalivloeilijnen
eigenschappen
teit
ongelegeerd overgelaten kwaliteitsaan de
staal(7)
producent
-
A
-
B
3 maanden
ongelegeerd volledig
rustig staal
kwaliteitsstaal(7)
6 maanden
A
6 maanden
6 maanden
B
6 maanden
ongelegeerd volledig
rustig staal
kwaliteitsstaal(7)
6 maanden
A
6 maanden
6 maanden
B
6 maanden
ongelegeerd volledig
rustig staal
kwaliteitsstaal(7)
6 maanden
A
6 maanden
6 maanden
B
6 maanden
Re (2)
[MPa]
r90
min.
n90
min.
(4); (5)
(4)
Rm
[MPa]
A80
[%]
min.
270/410
28
270/370
34
1,3
270/350
38
1,6
0,180
270/330
40
1,9
0,200
(3)
(8)
-/280(10)
(8)
-/240
(8)
-/210
(8)
-/180
–
n min.
r min. –
Fe P06
DC 06
gelegeerd
kwaliteitsstaal(7)
volledig
rustig staal
6 maanden
A
onbegrensd
6 maanden
B
onbegrensd
(4); (5)
(4)
1,8
0,220
(9)
-/180
270/350
38
(1) De mechanische eigenschappen hebben uitsluitend betrekking op nagewalste producten.
(2) De waarden van de vloeigrens zijn die van de 0,2% rekgrens bij producten die geen duidelijk vloeien vertonen en de onderste vloeigrens ReL voor de
andere producten. Bij een dikte ≤ 0,7 mm en > 0,5 mm wordt de maximumwaarde van de vloeigrens met 20 MPa verhoogd. Bij een dikte ≤ 0,5 mm
wordt de maximumwaarde van de vloeigrens verhoogd met 40 MPa.
(3) Bij een dikte ≤ 0,7 mm en > 5 mm wordt de minimumwaarde voor de rek na breuk met 2 eenheden verminderd. Bij een dikte ≤ 0,5 mm wordt de
minimumwaarde voor de rek na breuk verminderd met 4 eenheden.
(4) De r90- en n90-waarden of –r- of –n-waarden gelden alleen voor dikten ≤ 0,5 mm.
(5) Bij een dikte > 2 mm, wordt de r90-waarde of –r-waarde verminderd met 0,2.
(6) Het wordt aangeraden om producten van de staalkwaliteit Fe P01 te verwerken binnen 6 weken nadat ze beschikbaar zijn gesteld.
(7) Tenzij anders wordt overeengekomen bij de bestelling, mogen de staalkwaliteiten Fe P01, Fe P03, Fe P04 en Fe P05 ook als gelegeerd staal worden
geleverd (bijvoorbeeld met boor of titaan).
(8) Ten behoeve van ontwerpdoeleinden kan voor de onderste vloeigrens ReL van de staalkwaliteiten Fe P01, Fe P03, Fe P04 en Fe P05 worden uitgegaan
van 140 MPa.
(9) Ten behoeve van ontwerpdoeleinden kan voor de onderste vloeigrens ReL van de staalkwaliteit Fe P06 worden uitgegaan van 120 MPa.
(10) De bovenste vloeigrens ReH van 280 MPa voor de staalkwaliteit Fe P01 is slechts geldig gedurende 8 dagen vanaf de beschikbaarstelling van het
product.
Wanneer hoge eisen aan het diepgetrokken product
worden gesteld kan ook gekozen worden voor Fe P06.
Met het afnemen van de spreiding in de eigenschappen
van Fe P01 naar Fe P06 neemt tegelijkertijd de vervormbaarheid toe.
een hoge vloeigrens voor koudvervormen (zie ook tabel S.6). De bijbehorende norm voor toleranties op vorm
en afmeting is opgenomen in NEN-EN 10 140:2006 “Koudgewalst smalband van staal - toleranties op afmetingen en vorm.
A3 NEN-EN 10 139:1997 - “Niet-bekleed koudgewalst smalband van zacht staal voor koudvervormen - Technische
leveringsvoorwaarden (zie ook tabel S.5). De bijbehorende norm voor toleranties op vorm en afmeting is
opgenomen in NEN-EN 10 140:2006 - “Koudgewalst
smalband van staal - toleranties op afmetingen en vorm.
Het betreft hier in het bijzonder materialen met een hoge
rekgrens. De vervormbaarheid van deze materialen is
beperkt. Ze worden echter veelal ingezet voor mechanisch zwaar belaste onderdelen. Indien grotere vervormbaarheid bij relatief hoge sterkte wordt verlangd,
kan ook fosforstaal worden gebruikt. De eigenschappen hiervan staan vermeld in norm SEW 094. Zie hiervoor VM 111 “Materialen”.
De opmerkingen bij de vorige tabel zijn ook hier van
toepassing. Met het afnemen van de spreiding in de
eigenschappen van Fe P21 naar Fe P24 neemt tegelijkertijd de vervormbaarheid toe.
A4 NEN-EN 10 149:1996 (deel 1, 2 en 3) - “Warmgewalste platte producten gemaakt van staalsoorten met
B
Ongelegeerd laag koolstofstaal, bekleed
B1 NEN-EN 10 142 (1993) - Continu dompelverzinkte
plaat en breedband van laag koolstofstaal voor koud
dieptrekken of zetwerk, technische leveringsvoorwaar-
45
tabel S.5
Koudgewalst vervormingsstaal met breedte <600 mm (zie A3)
(1)
rek na breuk A (min.)
[%]
(3)
Re
[MPa]
max.(2)
Rm
[MPa]
L0=80 mm
L0=5,65 √S0
– (6)
max. 410 (6)
max. 410 (6)
290 - 430
390 - 540
490 - 640
590 - 740
min. 690
–
28
28
18
–
–
–
–
–
32
32
24
–
–
–
–
staalsoort
behandelingstoestand
aanduiding
Fe P21
koudgewalst
gegloeid(5)
licht nagewalst
HK
TC
HK
HK
HK
HK
HK
HK
270
290
390
490
590
690
–
–
–
–
–
–
–
–
TC
HK
HK
HK
HK
HK
270
290
390
490
590
–
250
355
–
–
–
max. 370 (6)
max. 370 (6)
290 - 410
390 - 510
490 - 620
min. 590
32
32
21
5
–
–
35
35
25
13
–
–
TC
HK
HK
HK
HK
HK
270
290
390
490
590
–
225 (7)
325
–
–
–
max. 350 (6)
max. 350 (6)
290 - 390
390 - 490
490 - 600
min. 590
36
36
23
6
–
–
38
38
27
14
–
–
TC
HK
HK
HK
HK
HK
270
290
390
490
590
–
225 (7)
325
–
–
–
max. 350 (6)
max. 350 (6)
290 - 390
390 - 490
490 - 590
590 - 690
36
36
23
6
–
–
38
38
27
14
–
–
koud nagewalst
Fe P22
gegloeid(5)
licht nagewalst
koud nagewalst
Fe P23
gegloeid(5)
licht nagewalst
koud nagewalst
Fe P24
(niet
verouderend)
(1)
gegloeid(5)
licht nagewalst
koud nagewalst
De in de tabel aangegeven waarden gelden uitsluitend voor de oppervlaktegesteldheid MA. Voor de oppervlaktegesteldheden MB en MC worden de
waarden voor de rekgrens en de treksterkte verhoogd met 20 MPa, terwijl de rek na breuk met twee eenheden wordt verminderd.
Bij dikten ≤ 0,7 mm zijn de waarden met 20 MPa te verhogen.
Beproeving volgens NEN EN 10 002.
De aangegeven minimale waarden worden met 2 eenheden verminderd bij dikten ≥ 0,5 en ≤ 0,7 mm en met 4 eenheden bij dikten <0,5 mm.
Bij bestelling kan de levering van de producten in normaal gegloeide toestand (aanduiding TD) worden overeengekomen. In dit geval moeten ook de
mechanische eigenschappen worden overeengekomen.
Voor de behandelingstoestanden HK, TC en HK 270 mag een ondergrens van de treksterkte van 270 MPa worden vastgesteld en kan deze minimale
waarde bij de bestelling worden overeengekomen.
Bij dikten ≥ 1,5 mm is een maximale waarde van 235 MPa toegelaten.
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
tabel S.6
Hoge rekgrens staal (zie A4)
aanduiding
toekomstige
aanduiding
Re
[MPa]
min.
Rm
[MPa]
min.
L0=80 mm
L0=50 mm
L0=5,65 √S0
350
420
480
540
610
23
19
16
13
10
–
–
–
–
–
28
24
21
18
15
275
355
420
490 (1)
390
480
530
570
–
–
–
–
–
–
–
–
28
24
22
19
275
355
420
350
420
480
25
20
16
26
21
17
–
–
–
rek na breuk A [%] min.
Thermomechanisch behandeld warmgewalst hoge rekgrens staal
Fe
Fe
Fe
Fe
Fe
E
E
E
E
E
275-TM
355-TM
420-TM
490-TM
560-TM
S
S
S
S
S
275
355
420
500
550
MC
MC
MC
MC
MC
275
355
420
490 (1)
560
Normaal gegloeid warmgewalst hoge rekgrens staal
Fe
Fe
Fe
Fe
E
E
E
E
275-TD
355-TD
420-TD
490-TD
S
S
S
S
260
355
420
490
NC
NC
NC
NC
Koudgewalst hoge rekgrens staal
Fe E 275-HF
Fe E 355-HF
Fe E 420-HF
n.b.
n.b.
n.b.
(1) Voor producten dikker dan 8 mm is een minimumwaarde van de vloeigrens van 480 MPa toegestaan.
den (zie ook tabel S.7). De bijbehorende norm voor
toleranties op vorm en afmeting is opgenomen in
NEN-EN 10 143 (1993) Plaat en band van staal bekleed
met een metaal door continu dompelen, toleranties op
vorm en afmeting.
Deze norm heeft betrekking op materiaal in alle walsbreedten.
De basis-staalkwaliteiten zijn gelijk aan de materialen
zoals genoemd in NEN EN 10 130. Door het aanbrengen
van de zinklaag zijn de materiaaleigenschappen echter
gewijzigd! Zie hiervoor VM 111 “Materialen”.
De kwaliteit Fe P02 GZ is hierbij het minst gedefinieerd
en vertoont een grotere toegestane spreiding in eigenschappen. Het materiaal is geschikt voor eenvoudig
dieptrekwerk. Voor meer gecompliceerd dieptrekwerk
komen de beter gedefinieerde kwaliteiten Fe P03 GZ
en Fe P05 GZ in aanmerking. Wanneer hoge eisen aan
het diepgetrokken product worden gesteld, kan ook
worden gekozen voor Fe P06 GZ.
46
tabel S.7
Thermisch verzinkt koudgewalst vervormingsstaal (zie B1)
staalkwaliteit
toekomstige
aanduiding
Re (1)
[MPa]
max. (2)
–
tisch aanbrengen van de zinklaag blijven de materiaaleigenschappen nagenoeg ongewijzigd. Derhalve zijn dezelfde opmerkingen als bij deze norm van toepassing.
De zinklaag heeft wel invloed op de smeereigenschappen
en geeft aanleiding tot aanladen van het gereedschap.
Rm
rek na breuk A80
[MPa]
[%]
(2)
max.
min. (3)
Fe P02 G
DX 51 D+Z
500
22
Fe P03 G
DX 52 D+Z
300 (4)
420
26
Fe P05 G
DX 53 D+Z
260
380
30
Fe P06 G
DX 54 D+Z
220
350
36
Roestvast staal
C
EN 10 088 (1995) - Corrosievaste staalsoorten, technische leveringsvoorwaarden (zie ook tabel S.9 en S.10).
De bijbehorende toleranties zijn eveneens in deze norm
opgenomen.
(1) De waarden voor de vloeigrens gelden bij een niet duidelijke vloeigrens
voor de 0,2%-rekgrens (Rp0,2), anders voor de onderste vloeigrens (ReL).
(2) Bij alle staalkwaliteiten kan met een minimum vloeigrens (Re) van 140
MPa en een minimum treksterkte (Rm) van 270 MPa worden gerekend.
(3) Bij productdikten ≤ 0,7 mm (inclusief zinklaag) wordt de minimumwaarde van de rek na breuk (A80) met 2 eenheden verlaagd.
(4) Deze waarde geldt slechts voor koudgewalste producten (oppervlaktegesteldheden B en C).
Alle typen moeten zacht gegloeid zijn en een nawalsbehandeling hebben ondergaan.
De meeste roestvaste staalsoorten zijn goed dieptrekbaar. Wel moet rekening worden gehouden met, in verhouding tot staal, sterk oplopende proceskrachten tijdens,
en grote terugvering na de vervorming. Dit wordt veroorzaakt door de hoge n-waarde. De ferritische roestvaste staalsoorten dienen bij voorkeur bij temperaturen
boven 20ºC te worden verwerkt. Voor moeilijk dieptrekwerk wordt aangeraden eisen te stellen aan de
korrelgrootte, bijvoorbeeld ASTM 6-10. De austenitische soorten met een hoog nikkelgehalte, bijvoorbeeld
X 5 CrNi 18 10 met het nikkelgehalte aan de bovenkant van de tolerantie of X 5 CrNi 18 12, zijn beter
geschikt voor extra moeilijk dieptrekwerk.
Roestvast staal geeft aanleiding tot aanladen van het
gereedschap.
Austenitische roestvaste staalsoorten met een laag
chroom en nikkelgehalte zijn niet stabiel. Bij plastische
deformatie kan de structuur (gedeeltelijk) omslaan,
waardoor het materiaal sterk verstevigt en enigszins
magnetisch kan worden.
Met het afnemen van de spreiding in de eigenschappen
van Fe P02 GZ naar Fe P06 GZ neemt tegelijkertijd de
vervormbaarheid toe. De mechanische eigenschappen
zijn onafhankelijk van de uitvoeringsvorm van de zinklaag (gebloemd, onderdrukte bloem, gematteerd). De
zinklaag heeft invloed op de smeereigenschappen en
geeft aanleiding tot aanladen van het gereedschap.
B2 EN 10 152 (2003) - Elektrolytisch verzinkte gewalste
platte staalproducten, technische leveringsvoorwaarden
(zie ook tabel S.8). Voor de bijbehorende norm voor
toleranties op vorm en afmeting wordt verwezen naar
de norm behorend bij het basismetaal.
De basis-staalkwaliteiten zijn gelijk aan de materialen
zoals genoemd in NEN EN 10 130. Door het elektrolytabel S.8
staalkwaliteit
Elektrolytisch verzinkt koudgewalst vervormingsstaal (zie B2)
toekomstige
aanduiding
(1)
definitie en
geldigheidsopperafwezigheid
aanduiding desoxidatie- duur van de
vlaktevan
volgens
methode
mechanische
kwalivloeilijnen
EN 10 020
eigenschappen
teit
Fe P01 ZE DC 01+ZE ongelegeerd overgelaten kwaliteits- aan de
staal(7)
producent
-
A
-
B
3 maanden
Fe P03 ZE DC 03+ZE ongelegeerd volledig
kwaliteits- rustig staal
staal(7)
6 maanden
A
6 maanden
6 maanden
B
6 maanden
Fe P04 ZE DC 04+ZE ongelegeerd volledig
kwaliteits- rustig staal
staal(7)
6 maanden
A
6 maanden
6 maanden
B
6 maanden
Fe P05 ZE DC 05+ZE ongelegeerd volledig
kwaliteits- rustig staal
staal(7)
6 maanden
A
6 maanden
6 maanden
B
6 maanden
Fe P06 ZE DC 06 +ZE gelegeerd
kwaliteitsstaal(7)
6 maanden
A
onbegrensd
6 maanden
B
onbegrensd
volledig
rustig staal
Re (2)
[MPa]
r90
min.
n90
min.
(4); (5)
(4)
Rm
[MPa]
A80
[%]
min.
270/410
28
270/370
34
1,3
270/350
37
1,6
0,160
270/330
39
1,9
0,190
(3)
(8)
-/280(10)
(8)
-/240
(8)
-/220
(8)
-/190
–
n min.
r min. –
(4); (5)
(4)
1,8
0,200
(9)
-/190
270/350
37
(1) De mechanische eigenschappen hebben uitsluitend betrekking op nagewalste producten.
(2) De waarden van de vloeigrens zijn die van de 0,2% rekgrens bij producten die geen duidelijk vloeien vertonen en de onderste vloeigrens ReL voor de
andere producten. Bij een dikte ≤ 0,7 mm en >0,5 mm wordt de maximumwaarde van de vloeigrens met 20 MPa verhoogd. Bij een dikte ≤ 0,5 mm
wordt de maximumwaarde van de vloeigrens verhoogd met 40 MPa.
(3) Bij een dikte ≤ 0,7 mm en >5 mm wordt de minimumwaarde voor de rek na breuk met 2 eenheden verminderd. Bij een dikte ≤ 0,5 mm wordt de
minimumwaarde voor de rek na breuk verminderd met 4 eenheden.
(4) De r90- en n90-waarden of –r- of –n-waarden gelden alleen voor dikten ≥ 0,5 mm.
(5) Bij een dikte >2 mm, wordt de r90-waarde of –r-waarde verminderd met 0,2.
(6) Het wordt aangeraden om producten van de staalkwaliteit Fe P01 ZE te verwerken binnen 6 weken nadat ze beschikbaar zijn gesteld.
(7) Tenzij anders wordt overeengekomen bij de bestelling, mogen de staalkwaliteiten Fe P01 ZE, Fe P03 ZE, Fe P04 ZE en Fe P05 ZE ook als gelegeerd
staal worden geleverd (bijvoorbeeld met boor of titaan).
(8) Ten behoeve van ontwerpdoeleinden kan voor de onderste vloeigrens ReL van de staalkwaliteiten Fe P01 ZE, Fe P03 ZE, Fe P04 ZE en Fe P05 ZE
worden uitgegaan van 140 MPa.
(9) Ten behoeve van ontwerpdoeleinden kan voor de onderste vloeigrens ReL van de staalkwaliteit Fe P06 ZE worden uitgegaan van 120 MPa.
(10) De bovenste vloeigrens ReH van 280 MPa voor de staalkwaliteit Fe P01 ZE is slechts geldig gedurende 8 dagen vanaf de beschikbaarstelling van het
product.
47
tabel S.9
Ferritisch roestvast staal (zie C)
AISI
aanduiding
aanduiding
X
X
X
X
X
X
6
6
6
6
5
6
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
CrTi 12
Cr 13
CrAl 13
Cr 17
CrTi 17
CrMo 17 1
409
184
197
197
197
193
205
430
430Ti
434
Rp 0,2
[MPa]
min.
Rm
[MPa]
210 (4) (5)
230
230
250
230
280
390 - 590 (5)
400 - 630
400 - 630
430 - 630
420 - 620
460 - 660
bestand tegen
rek na breuk A80 (2)
interkristallijne corrosie (3)
[%]
in gelaste
in lengterichting+dwars in leveringstoestand
toestand
18 (5)
n.g.
n.g.
18
n.g.
n.g.
18
n.g.
n.g.
18
g.
n.g.
18
g.
g.
17
g.
n.g.
Niet bindend voor de keuring
De waarden gelden voor proefstaven met een meetlengte van 80 mm en een breedte van 20 mm.
Bij keuring volgens EURONORM 114: g.=geschikt; n.g.=niet geschikt.
Bij gebruik voor constructieve doeleinden kan bij de bestelling een waarde van ten minste 260 MPa worden overeengekomen.
De staalsoort X 6 CrTi 12 wordt ook dikwijls in gevallen gebruikt, waarin alleen de koudvervormbaarheid een rol speelt. Daarom moet bij de bestelling
worden opgegeven of de hier aangegeven mechanische eigenschappen moeten gelden.
tabel S.10
Austenitisch roestvast staal (zie C)
aanduiding
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
hardheid (1)
HB of HV
max.
2 CrNi 18 10
2 CrNiN 18 10
5 CrNi 18 10
10 CrNi 18 9
8 CrNi 18 12
12 CrNi 17 7
6 CrNiTi 18 10
6 CrNiNb 18 10
2 CrNiMo 17 13 2
2 CrNiMoN 17 12 2
5 CrNiMo 17 12 2
6 CrNiMoTi 17 12 2
2 CrNiMo 17 13 3
2 CrNiMoN 17 13 3
5 CrNiMo 17 13 3
2 CrNiMo 18 16 4
2 CrNiMoN 17 13 5
AISI
aanduiding
304L
304
321
316L
316
316Ti
Rp 0,2
[MPa]
min.
Rp 1
[MPa]
min.
180
270
195
195
185
215
200
205
190
280
205
210
190
280
205
195
285
215
305
230
230
220
255
235
240
225
315
240
245
225
315
240
230
315
Rm
460
560(4)
500
500
490
600
500
510
490
600(7)
510
500
490
600(7)
510
490
600(7)
- 680
- 760
- 750
- 750
- 690
- 850
- 730
- 710
- 690
- 800
- 710
- 730
- 690
- 800
- 710
- 690
- 800
bestandheid tegen
rek na breuk A80 (1)
kristallijne corrosie (2)
[%] (min.)
(in lengterichting+dwars) in de leverings- in geactiveerde
toestand
toestand (3)
g.
g.
37
g.
g.
–
(5)
g. (6)
g.
35
n.g.
n.g.
35
n.g.
n.g.
35
n.g.
n.g.
35
g.
g.
35
g.
g.
–
g.
g.
35
g.
g.
–
(5)
g.
g. (6)
35
g.
g.
35
g.
g.
35
g.
g.
–
g. (5)
g. (6)
35
g.
g.
–
g.
g.
35
(1) De waarden gelden voor proefstaven met een meetlengte van 80 mm en een breedte van 20 mm; proefstaven met een meetlengte van 50 mm en
12,5 mm breedte kunnen eveneens worden gebruikt.
(2) Bij beproeving volgens EURONORM 114: g.=geschikt; n.g.=niet geschikt.
(3) Wanneer bij beproeving in geactiveerde toestand het materiaal bestand is tegen interkristallijne corrosie, moet na deskundig lassen het materiaal
eveneens bestand zijn tegen interkristallijne corrosie.
(4) Slechts voor platte producten ≤ 20 mm dikte. Voor grotere dikten geldt een waarde van ten minste 550 MPa.
(5) Slechts voor dikten ≤ 6 mm.
(6) Voor deze staalsoort kan niet voor het gehele gebied van afmetingen een bestandheid tegen interkristallijne corrosie worden verwacht. Het gebied van
afmetingen waarvoor een bestandheid tegen interkristallijne corrosie kan worden verwacht, hangt af van de aanwezige chemische samenstelling en de
leveringsvoorwaarden, zodat hier geen exacte gegevens te vermelden zijn.
(7) Slechts voor platte producten ≤ 20 mm. Voor grotere dikten geldt een waarde van ten minste 580 MPa.
D
Aluminium en aluminiumlegeringen
DIN EN 485 (1994) - Aluminium und Aluminiumlegierungen: Bänder, Bleche und Platten. De bijbehorende
norm voor toleranties op vorm en afmeting is opgenomen in dezelfde norm deel 3 en 4.
Opmerking: DIN EN 485 vervangt DIN 1745-1. De wijzi-
ging betreft zowel materiaalcodering als materiaalkwaliteiten. De beide normen zijn dus niet geheel vergelijkbaar.
DIN EN 485 is bijzonder omvangrijk. Hierna volgt een
selectie uit de norm van enkele veel toegepaste dieptrekmaterialen.
Hoewel staal en aluminium beide metalen zijn, gedragen
de beide metalen zich verschillend. Tijdens de verwerking
dient hier terdege rekening mee te worden gehouden.
Aluminium wordt in een grote variëteit van (warmtebehandelde) toestanden geleverd. Wat die toestanden
precies inhouden en hoe deze worden omschreven,
wordt uitgebreid toegelicht in VM 111 “Materialen”,
EN 485 deel 1 (1994) en EN 573. Ook de gebruikte
materiaalcodering wordt hier verklaard.
Het gebruik van aluminium geeft aanleiding tot aanladen van het gereedschap.
Veel gebruikte, goed dieptrekbare aluminiumkwaliteiten
zijn:
- 1050A (Al99.5) - in zachte en halfharde toestand
(O, H14 en H24) - (tabel S.11);
- 5005 (AlMg1), 5052 (AlMg2.5), 5754 (AlMg3),
5086 (AlMg4Mn) in zachte toestand (tabel S.12 t/m
S.15);
- 6061 (AlMg1SiCu) in T4 toestand (tabel S.16);
In principe lenen de ‘medium strength’ 3000 en 5000
legeringen in zachte toestand zich voor dieptrekken en
strekken. De vervormbaarheid bij dieptrek en strekbewerkingen is ongeveer tweederde van die van vervormingsstaal.
De beste resultaten worden bereikt met de 5000 legeringen met een hoger magnesiumgehalte, zoals de genoemde 5754 of 5086 legering. Vloeilijnen kunnen bij
iets vervormd materiaal, zoals de vlakke bodem van een
diepgetrokken bakje, echter voor problemen zorgen
(zie VM 111 “Materialen”). De 6061 legering kent deze
problemen niet, maar heeft een beperkte vervormbaarheid. De 1050 legering is in de zachte toestand veel
beter te strekken dan in de halfharde toestand. De
halfharde toestand is geschikter voor het dieptrekken
van veelhoekige vormen met een vlakke bodem.
48
tabel S.11
Aluminiumlegering EN AW-1050A (Al 99,5) (zie D)
dikte [mm]
toestand
van
≥ 2,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
F (1)
O/H111
H12
H14
H16
H18
H19
H22
H24
H26
H28
tot
150,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
4,0
0,5
1,5
3,0
0,5
1,5
3,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
4,0
0,5
1,5
3,0
Rp 0,2 [MPa]
min.
20
20
20
20
65
65
65
65
85
85
85
85
100
100
100
120
120
120
130
130
130
55
55
55
55
75
75
75
75
90
90
90
110
110
110
Rm [MPa]
min.
65
65
65
65
65
85
85
85
85
105
105
105
105
120
120
120
140
140
140
150
150
150
85
85
85
85
105
105
105
105
120
120
120
140
140
140
max.
95
95
95
95
125
125
125
125
145
145
145
145
160
160
160
125
125
125
125
145
145
145
145
160
160
160
rek na breuk A50 [%]
min.
20
22
26
29
2
4
5
7
2
3
4
5
1
2
3
1
2
2
1
1
1
4
5
6
11
3
4
5
8
2
3
4
2
2
3
(1) Slechts ter informatie
tabel S.12
Aluminiumlegering EN AW-5005 AlMg1(B) (zie D)
toestand
F (1)
O/H111
H12
H14
H16
H18
H19
H22/32
H24/34
H26/36
H28/38
(1) Slechts ter informatie
dikte [mm]
van
≥ 2,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
tot
80,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
4,0
0,5
1,5
3,0
0,5
1,5
3,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
4,0
0,5
1,5
3,0
Rp 0,2 [MPa]
min.
35
35
35
35
95
95
95
95
120
120
120
120
145
145
145
145
165
165
165
185
185
185
80
80
80
80
110
110
110
110
135
135
135
135
160
160
160
min.
100
100
100
100
100
125
125
125
125
145
145
145
145
165
165
165
165
185
185
185
205
205
205
125
125
125
125
145
145
145
145
165
165
165
165
185
185
185
Rm [MPa]
max.
145
145
145
145
165
165
165
165
185
185
185
185
205
205
205
205
165
165
165
165
185
185
185
185
205
205
205
205
rek na breuk A50 [%]
min.
15
19
20
22
2
2
4
5
2
2
3
4
1
2
3
3
1
2
2
1
2
2
4
5
6
8
3
4
5
6
2
3
4
4
1
2
3
49
tabel S.13
Aluminiumlegering EN AW-5052 AlMg2,5 (zie D)
dikte [mm]
toestand
van
≥ 2,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
F (1)
O/H111
H12
H14
H16
H18
H22/32
H24/34
H26/36
H28/38
tot
80,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
4,0
0,5
1,5
3,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
4,0
0,5
1,5
3,0
Rp 0,2 [MPa]
min.
60
60
60
60
150
150
150
150
170
170
170
170
200
200
200
200
230
230
230
120
120
120
120
140
140
140
140
170
170
170
170
200
200
200
Rm [MPa]
min.
160
160
160
160
160
190
190
190
190
210
210
210
210
230
230
230
230
255
255
255
190
190
190
190
210
210
210
210
230
230
230
230
255
255
255
max.
200
200
200
200
230
230
230
230
250
250
250
250
270
270
270
270
230
230
230
230
250
250
250
250
270
270
270
270
rek na breuk A50 [%]
min.
13
14
16
18
3
4
5
8
2
2
3
4
1
2
3
3
1
2
2
4
6
8
10
3
5
6
8
3
4
5
7
2
3
3
(1) Slechts ter informatie
tabel S.14
Aluminiumlegering EN AW-5754 AlMg3 (zie D)
toestand
F (1)
O/H111
H12
H14
H16
H18
H22/32
H24/34
H26/36
H28/38
(1) Slechts ter informatie
dikte [mm]
van
≥ 2,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
tot
80,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
Rp 0,2 [MPa]
min.
80
80
80
80
170
170
170
170
190
190
190
190
220
220
220
220
250
250
250
130
130
130
130
160
160
160
160
190
190
190
190
230
230
230
Rm [MPa]
min.
190
190
190
190
190
220
220
220
220
240
240
240
240
265
265
265
265
290
290
290
220
220
220
220
240
240
240
240
265
265
265
265
290
290
290
max.
240
240
240
240
270
270
270
270
280
280
280
280
305
305
305
305
270
270
270
270
280
280
280
280
305
305
305
305
rek na breuk A50 [%]
min.
12
14
16
18
4
5
6
7
3
3
4
4
2
3
3
3
1
2
2
7
8
10
11
6
6
7
8
4
4
5
6
3
3
4
50
tabel S.15
toestand
F (1)
O/H111
H116
(2)
H12
H14
H16
H18
H22/32
H24/34
H26/36
(1)
(2)
dikte [mm]
van
≥ 2,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
≥ 0,2
0,5
1,5
3,0
Rm [MPa]
Rp 0,2 [MPa]
min.
tot
150,0
0,5
1,5
3,0
6,0
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
4,0
0,5
1,5
3,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
6,0
0,5
1,5
3,0
4,0
min.
240
240
240
240
240
275
275
275
275
275
275
300
300
300
300
325
325
325
325
345
345
345
275
275
275
275
300
300
300
300
325
325
325
325
100
100
100
100
195
195
200
200
200
200
240
240
240
240
270
270
270
270
290
290
290
185
185
185
185
220
220
220
220
250
250
250
250
max.
rek na breuk A50 [%]
min.
310
310
310
310
11
12
13
15
8
9
3
4
5
6
2
3
3
3
1
2
2
2
1
1
1
5
6
7
8
4
5
6
7
2
3
3
3
335
335
335
335
360
360
360
360
385
385
385
385
335
335
335
335
360
360
360
360
385
385
385
385
Slechts ter informatie.
Materiaal dat in deze toestand wordt geleverd, mag na beproeving volgens ASTM G 66-86 geen enkele vorm van corrosie vertonen.
tabel S.16
toestand
O
T4
T451
T42
T6
T651
T62
E
Aluminiumlegering EN AW-5086 AlMg4 (zie D)
Aluminiumlegering EN AW-6061 AlMg1SiCu (zie D)
Rp 0,2 [MPa]
dikte [mm]
van
≥ 0,4
1,5
3,0
≥ 0,4
1,5
3,0
≥ 0,4
1,5
3,0
≥ 0,4
1,5
3,0
tot
1,5
3,0
6,0
1,5
3,0
6,0
1,5
3,0
6,0
1,5
3,0
6,0
min.
110
110
110
95
95
95
240
240
240
Koper en koperlegeringen
DIN EN 1652 (1998-03) Bänder und Bleche aus
Kupfer und Kupfer-Knetlegierungen, Eigenschaften,
Technische Lieferbedingungen.
De volgende materialen worden veel toegepast voor
dieptrekwerk:
- fosfor gedesoxideerd koper (SF-Cu), tabel S.17;
- messing (CuZn30, CuZn37), tabel S.18;
- brons (CuSn4), tabel S.19;
- nieuwzilver (CuNi18Zn27), tabel S.20.
Voor moeilijk dieptrekwerk is CuZn30 beter geschikt
dan CuZn37.
De aanduidingen zijn volgens DIN 17 670. Alle materialen dienen in de zacht gegloeide toestand te zijn.
S.2.4 Materiaalkeuze
De materiaalkeuze wordt behandeld aan de hand van een
praktijkvoorbeeld. Het product waar het om gaat is een
vetkeerplaat voor een lager. De vorm is rond, licht conisch
met een gat in de bodem.
De maakbaarheidsanalyse wordt behandeld in hoofdstuk 6
Rm [MPa]
max.
85
85
85
min.
205
205
205
205
205
205
290
290
290
max.
150
150
150
rek na breuk A50 [%]
min.
14
16
19
12
14
16
12
14
16
6
7
10
op bladzijde 35. Hier staan tevens de specificaties van de
vetkeerplaat (figuur 6.2). Voor de bepaling van de juiste
materiaalklasse zijn de volgende gegevens van belang:
 materiaalvoorschrift: staalplaat met een dikte van 1 mm.
 er zijn geen verhoogde mechanische eigenschappen
gewenst;
 er is geen deklaag gewenst;
 geen verhoogde eisen aan de tolerantie gewenst;
 procesvoorschrift: dieptrekken;
 product: ronde, matig gecompliceerde vorm. De berekende
dieptrekverhouding van het product (bij een relatieve productdiameter van 222) is 1,77. Het te kiezen materiaal
moet dus onder de gegeven omstandigheden een kritische dieptrekverhouding hebben die hieraan ten minste
voldoet.
Figuur S.1 laat een schema zien zoals in de praktijk wordt
gebruikt door een fabrikant voor een bepaald productpakket. Uit deze figuur volgt nu dat de materialen moeten
worden gezocht in de norm NEN EN 10130 (tabel S.4).
Zoals uit de toelichting bij tabel S.4 volgt, komen voor
meer gecompliceerd dieptrekwerk de kwaliteiten Fe P04
en Fe P05 in aanmerking.
51
figuur S.1
Praktijkvoorbeeld van een stroomschema voor staalplaatkeuze
Volgens tabel S.1 heeft Fe P05 een kritische dieptrekverhouding van 2,25 bij een relatieve productdiameter van 71.
Met behulp van figuur 4.3 (blz. 19) kan worden vastgesteld
dat Fe P05, bij een relatieve productdiameter van 222, een
lagere kritische dieptrekverhouding heeft. Deze ligt echter,
zelfs bij slechte smering, nog juist boven de vereiste grens
van 1,77. Een veilige keuze in het geval van de vetkeerplaat is dus Fe P05.
S.3
Gereedschapmaterialen
Bij de keuze van het gereedschapmateriaal moet rekening
worden gehouden met:
 het aantal met het gereedschap te maken producten
(slijtage);
 de grootte van het gereedschap. Een klein gereedschap
kan bijvoorbeeld uit een hardbaar gereedschapsstaal worden gemaakt. Voor grote gereedschappen moet worden
overwogen of andere materialen zoals constructiestaal of
gietijzer bruikbaar zijn. Op zwaar belaste plaatsen kunnen
bijvoorbeeld geharde inzetstukken worden toegepast;
 de hoogte van de optredende krachten;
 het materiaal dat met het gereedschap moet worden
verwerkt.
tabel S.17
materiaal-
dikte [mm]
nummer
SW-Cu
SF-Cu
2.0076
2.0090
H40 (2)
F24 (1)
H70 (2)
F29 (1)
H90 (2)
F36 (1)
H110 (2)
S.4
Smeermiddelen
Om het contact tussen gereedschap en productmateriaal
te verminderen of te voorkomen, worden smeermiddelen
toegepast. Het smeermiddel dient vooral voor het reduceren van wrijving en aanladen van het product- op het gereedschapmateriaal (koudlassen). Overigens is bij het dieptrekken een goede ‘grip’ van de stempel op het productmateriaal gunstig, zodat de smering van de stempel (of de
stempelzijde van een platine) vaak beter achterwege kan
blijven. Bij het kraagtrekken en het strekken is een goede
smering van de stempel juist wel gunstig, omdat bij deze
bewerkingen de stempel en het productmateriaal ten opzichte van elkaar verschuiven.
Bij al deze processen worden in het algemeen smeermiddelen met een viscositeit tussen 30 en 300 ºcSt gebruikt.
Tabel S.22 geeft voor een aantal materialen een indicatie
voor het type smeermiddel dat kan worden gebruikt. Er
wordt daarbij van uitgegaan dat een bij het desbetreffende
productmateriaal passend gereedschapmateriaal wordt
ingezet (zie § S.3 van dit supplement).
Fosfor gedesoxideerd koper (zie E)
aanduiding
F22 (1)
In de tabel S.21 zijn de meest toegepaste materialen en
hun gebruikstoestand voor persgereedschappen samengevat.
.10
van 0,2 tot 5
.26
van 0,2 tot 15
.30
van 0,2 tot 10
.32
van 0,2 tot 2
Rm [MPa]
Rp 0,2 [MPa]
rek na breuk [%]
A5 (min.)
A10 (min.)
Vickershardheid
min.
max.
Brinell hardheid
min.
max.
220 - 260
max. 140
42
36
–
–
–
–
–
–
–
–
40
70
40
65
240 - 300
min. 180
15
12
–
–
–
–
–
–
–
–
70
95
65
90
290 - 360
min. 250
6
–
–
–
–
–
–
–
–
–
90
110
85
105
min. 360
min. 320
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
110
–
105
–
SW-Cu bevat meer dan 99,90% Cu en 0,005 tot 0,014 P.
SF-Cu bevat meer dan 99,90% Cu en 0,015 tot 0,040 P.
(1) Bij bestelling met F-nummer wordt getest op treksterkte, 0,2%-rekgrens en breukrek.
(2) Bij bestelling met H-nummer wordt getest op Vickershardheid.
52
tabel S.18
Messing (zie E)
materiaal-
dikte [mm]
aanduiding nummer
CuZn30
(1)
H55
(2)
korrelgrootte
[mm]
270 - 350
max. 160
50
45
–
–
–
–
–
–
–
–
55
90
55
85
–
A5 (min.) A10 (min.)
min.
max.
min.
max.
K10
.10
van 0,2 tot 5
(3)
.11
van 0,2 tot 1
(≈ 400)
(≈ 200)
45
40
–
110
–
100
max. 0,015
K20
(3)
.12
van 0,2 tot 2
(≈ 360)
(≈ 150)
50
45
–
90
–
85
0,015 - 0,030
K30
(3)
.13
van 0,2 tot 2
(≈ 340)
(≈ 130)
52
48
–
85
–
80
0,020 - 0,045
K50
(3)
.14
van 0,2 tot 2
(≈ 330)
(≈ 110)
55
50
–
75
–
75
0,35 - 0,070
F35
(1)
350 - 420
min. 200
33
30
–
–
–
–
–
H90
(2)
–
–
–
–
90
125
85
115
–
F42
(1)
420 - 520
min. 340
15
12
–
–
–
–
–
F52
.26
.30
(2)
van 0,2 tot 5
van 0,2 tot 5
(1)
H160
.32
(2)
CuZn36
CuZn37
van 0,2 tot 2
–
–
–
–
125
160
115
150
–
min. 520
min. 470
8
5
–
–
–
–
–
–
–
–
–
160
–
150
–
–
–
–
–
–
–
2.0335
2.0321
F30
(1)
.10
van 0,2 tot 5
300 - 370
H55
(2)
–
–
–
–
55
95
55
90
–
K10
(3)
.11
van 0,2 tot 1
(≈ 400)
(≈ 200)
42
38
–
110
–
100
max. 0,015
K20
(3)
.12
van 0,2 tot 2
(≈ 360)
(≈ 150)
48
43
–
90
–
85
0,015 - 0,030
K30
(3)
.13
van 0,2 tot 2
(≈ 340)
(≈ 130)
50
45
–
85
–
80
0,020 - 0,045
K50
(3)
.14
van 0,2 tot 2
(≈ 330)
(≈ 110)
52
48
–
75
–
75
0,035 - 0,70
F37
(1)
370 - 440
min. 200
28
24
–
–
–
–
–
H95
(2)
–
–
–
–
95
140
90
130
–
F44
(1)
440 - 540
min. 370
12
8
–
–
–
–
–
H140
F54
F61
.26
.30
(2)
van 0,2 tot 5
van 0,2 tot 5
(1)
H170
.32
(2)
van 0,2 tot 2
–
–
–
–
140
170
130
160
–
540 - 610
min. 490
–
–
–
–
–
–
–
(1)
H200
.34
(2)
van 0,2 tot 2
–
–
–
–
170
200
160
190
–
min. 610
min. 580
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
200
–
190
–
–
Bij bestelling met F-nummer wordt getest op treksterkte, 0,2%-rekgrens en breukrek.
Bij bestelling met H-nummer wordt getest op Vickershardheid.
Bij bestelling met K-nummer wordt getest op korrelgrootte.
tabel S.19
Brons (zie E)
materiaalaanduiding
nummer
CuSn4
2.1016
F33
(1)
H70
(2)
F38
(1)
H100
F47
F54
.10
van 0,1 tot 5
(2)
.26
van 0,1 tot 5
(2)
.30
van 0,1 tot 5
(2)
.32
van 0,1 tot 2
(2)
.34
van 0,1 tot 2
(1)
H170
F59
dikte [mm]
(1)
H150
(1)
H190
(1)
(2)
Vickershardheid Brinell hardheid
Rp 0,2 [MPa]
2.0265
F27
H125
(1)
(2)
(3)
rek na breuk [%]
Rm [MPa]
Rm [MPa]
Rp 0,2 [MPa]
330 - 380
–
rek na breuk [%]
Vickershardheid
A10 (min.)
max. 190
50
45
–
–
–
–
–
–
–
70
100
65
95
380 - 470
max. 190
20
16
–
–
–
–
–
–
–
–
100
150
95
140
470 - 570
min. 440
12
9
–
–
–
–
–
–
–
–
150
180
140
170
540 - 630
min. 520
7
5
–
–
–
–
–
–
–
–
170
200
160
190
min. 590
min. 570
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
190
–
180
–
Bij bestelling met F-nummer wordt getest op treksterkte, 0,2%-rekgrens en breukrek.
Bij bestelling met H-nummer wordt getest op Vickershardheid.
min.
max.
Brinell hardheid
A5 (min.)
min.
max.
53
tabel S.20
Nieuwzilver (zie E)
materiaalaanduiding
nummer
dikte [mm]
Rm [MPa]
Rp 0,2 [MPa]
van 0,1 tot 5
390 - 470
–
rek na breuk [%]
Vickershardheid
min.
max.
Brinell hardheid
A5 (min.)
A10 (min.)
min.
max.
max. 280
40
35
–
–
–
–
–
–
–
90
120
85
115
470 - 540
max. 280
20
15
–
–
–
–
–
–
–
–
120
170
115
160
540 - 620
min. 440
7
–
–
–
–
–
–
–
–
–
170
200
160
190
600 - 700
min. 500
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
190
220
180
210
min. 700
min. 650
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
220
–
210
–
CuNi18Zn27 2.0742
F39 (1)
H90 (2)
F47 (1)
H120 (2)
F54 (1)
H170 (2)
F60 (1)
H190 (2)
F70 (1)
H220 (2)
(1)
(2)
.10
.26
.30
.32
.34
van 0,1 tot 5
van 0,1 tot 2
van 0,1 tot 2
van 0,1 tot 2
Bij bestelling met F-nummer wordt getest op treksterkte, 0,2%-rekgrens en breukrek.
Bij bestelling met H-nummer wordt getest op Vickershardheid.
tabel S.21 Meest toegepaste materialen voor persgereedschappen
toepassingsgebied
materiaal
(Werkstoffnummer
DIN 17007)
norm
hoofdlegeringsbestanddeel
licht belast gereedschap
Fe 510 C of
EN 10 025 C ≤ 0,2%
kleine aantallen producten Fe 510 B (1.0570)
Mn ≤ 1,6%
goedkoop gereedschap
(constructiestaal)
Si ≤ 0,55%
gereedschap is weinig slijtvast
- toepasbaar voor ongelegeerd
staal, aluminium, messing,
brons
-
-
leveringstoestand
eigenschappen in aanbevolen gebruikstoestand
toelaatbare
drukspanning
[MPa]
afkoelmedium gebruikstoestand, opmerkingen of
bij het speciale behandeling
hardheid harden
Rm [MPa]
hardheid
ca. 350
afhankelijk
van de
dikte
160
(HB)
510-680
160
(HB)
–
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- door nitro-carboneren kunnen de glijeigenschappen worden verbeterd.
Hardheid 350-400 HV
- door carbonitreren en afschrikken in
olie te harden tot 58-60 HR. Grote
vormveranderingen
1 C 45 (1.0503)
(constructiestaal)
EN 10 083 C 0,42-0,50%
Mn 0,5-0,8%
Si ≤ 0,40%
ca. 350
afhankelijk
van de
dikte
200
(HB)
630-850
200
(HB)
water
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- door nitro-carboneren kunnen de glijeigenschappen worden verbeterd.
Hardheid 350-450 HV
1 C 60 (1.0601)
(constructiestaal)
EN 10 083 C 0,57-0,65%
Mn 0,6-0,9%
Si ≤ 0,40%
ca. 380
afhankelijk
van de
dikte
240
(HB)
750-1000
240
(HB)
water
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- door nitro-carboneren kunnen de glijeigenschappen worden verbeterd.
Hardheid 450-550 HV
- het materiaal is (oppervlak)hardbaar
(vlam of inductief). Hardheid na
ontlaten 200-300 ºC. 52-60Rp. Dikte
harde schil 1-4 mm. Grote kans op
vormveranderingen tijdens harden
GG-25 (0.6025)
(gietijzer)
DIN 1691
C=3,5%
Si=2%
155-250
200-285
(HB)
ca. 340
200-285
(HB)
–
GGG-40 (0.7040) DIN 1693
(gietijzer)
C=3,5%
Mn
Si
370-390
140
(HB)
ca. 250
140
(HB)
–
GGG-70 (0.7070) DIN 1693
(gietijzer)
C=3,5%
Mn
Si
650-700
210-250
(HB)
ca. 380
210-250
(HB)
–
Cu Hfd
Al 14,1%
Fe 4,7%
rest 0,51%
620-720
335
(HB)
ca. 560
335
(HB)
Cu Hfd
Al
Fe
690-725
375
(HB)
ca. 700
375
(HB)
licht belast gereedschap
AMPCO 22
kleine aantallen producten
goedkoop gereedschap
gereedschap is weinig slijtvast
- toepasbaar voor ongelegeerd AMPCO 25
staal, aluminium, messing, (aluminium brons)
brons
- speciaal geschikt voor corrosievast staal (aluminium
brons)
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- lamellair gietijzer; ferriet en perliet
afhankelijk van de dikte van het
gietstuk
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
nodulair gietijzer; ferritisch
taaier dan GG-25
materiaal heeft neiging tot vreten
door nitro-carboneren kunnen de glijeigenschappen worden verbeterd.
Hardheid 350-400 HV
-
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
nodulair gietijzer; overwegend perlitisch
brosser dan GGG-40
minder neiging tot vreten dan GGG-40
door nitro-carboneren kunnen de glijeigenschappen worden verbeterd.
Hardheid 350-400 HV
-
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- speciaal geschikt voor corrosievast
staal om contaminatiecorrosie te
voorkomen
- AMPCO 25 is iets brosser dan AMPCO 22
- eigenschappen in de gesmede of
geperste toestand weergeven
- materiaal kan ook als gietstuk worden
geleverd, de mechanische eigenschappen zijn dan iets lager
54
tabel S.21 (vervolg) Meest toegepaste materialen voor persgereedschappen
toepassingsgebied
- zwaarder belaste gereedschappen
- wat duurder dan boven
- hogere weerstand tegen
slijtage dan boven
- toepassing ongelegeerd
staal, aluminium, messing,
brons
materiaal
(Werkstoffnummer
DIN 17007)
40 CrMnMoS 8 6
(1.2312)
TQ+T
(veredeld staal)
norm
hoofdlegeringsbestanddeel
DIN 17350 C 0,40%
Mn 1,5%
Cr 1,9%
Mo 0,20%
S 0,06%
42 CrMo 4 TQ+T NEN-EN
(1.7225)
10 0 85
(veredeld staal)
leveringstoestand
Rm [MPa]
hardheid
eigenschappen in aanbevolen gebruikstoestand
toelaatbare
drukspanning
[MPa]
afkoelmedium gebruikstoestand, opmerkingen of
bij het speciale behandeling
hardheid harden
1200
300-340
afhankelijk
(HV)
van de
dikte
900
300-340
(HV)
–
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- materiaal wordt veredeld geleverd
- beperkte weerstand tegen slijtage
- door nitro-carboneren is de
oppervlaktehardheid te verhogen tot
ca. 450-500 HV. Lang nitreren geeft
problemen
- door het hoge zwavelgehalte is het
materiaal redelijk goed te verspanen,
echter minder goed hoogglans te
polijsten
C 0,38-0,45%
1200
300-340
Cr 0,9-1,2%
afhankelijk
(HV)
Mo 0,15-0,30%
van de
dikte
900
300-240
(HV)
–
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- materiaal wordt veredeld geleverd
- beperkte weerstand tegen slijtage
- door nitro-carboneren is de
oppervlaktehardheid te verhogen tot
ca. 600 HV
- het materiaal is slechter verspaanbaar
dan 40 CrMnMoS 8 6, echter beter
verkrijgbaar; goedkoper en beter
polijstbaar
lucht
45 NiCrMo 4
(1.2767)
(gelegeerd hardbaar staal)
DIN 17350 C=0,45%
Ni 4,0%
Cr 1,4%
Mo 0,4%
–
240
(HB)
1300
50-54
(HRc)
90 MnCrV 8
(1.2842)
(gelegeerd hardbaar staal)
DIN 17350 C 0,90%
Mn 2,0%
Cr 0,3%
V 0,1%
–
210
(HB)
2550
56-62
(HRc)
olie/
- aanbevolen gebruikstoestand = gehard
zoutbad - staal moet in de geharde conditie
worden toegepast
- staal wordt bij het harden in olie
afgeschrikt; enige vervorming
- heeft een beperkte weerstand tegen
adhesieve slijtage, wel goed tegen
abrasieve slijtage
X 155CrVMo 12 1 DIN 17350 C 1,55%
(1.2379)
Cr 12,0%
(gelegeerd hardMo 0,8%
baar staal)
V 0,8%
Mn 0,3%
Si 0,3%
–
230
(HB)
2800-3100
60-62
(HRc)
lucht/ - aanbevolen gebruikstoestand = gehard
olie/
- staal moet in de geharde conditie
zoutbad worden toegepast
- staal wordt bij het harden in lucht
afgeschrikt; zéér geringe vervorming
door het harden
- heeft een goede weerstand tegen
adhesieve slijtage
- weerstand tegen adhesieve slijtage kan
door nitreren worden verhoogd.
Oppervlaktehardheid 1200 HV
- als boven, echter speciaal
geschikt voor corrosievast
staal
X 155CrVMo 12 1 DIN 17350 C 1,55%
(1.2379)
Cr 12,0%
(gelegeerd hardMo 0,8%
baar staal)
V 0,8%
Mn 0,3%
Si 0,3%
–
230
(HB)
2800-3100
60-62
(HRc)
lucht/ - aanbevolen gebruikstoestand = gehard
olie/
- om contaminatiecorrosie te voorkomen,
zoutbad moet het geharde staal nog een
behandeling ondergaan, die bestaat uit:
. of nitreren; dit geeft enigszins een
bescherming tegen contaminatiecorrosie
. of het gereedschap voorzien van een
PVD laag van TiN. Dit geeft een zeer
goede bescherming tegen contaminatiecorrosie
- zeer zwaar belast gereedschap
- zeer grote aantallen producten
- kleine producten
- zeer duur gereedschap
- zeer goede weerstand
tegen slijtage
- toepasbaar voor ongelegeerd
en gelegeerd staal (incl.
corrosievast staal), aluminium, messing, brons
hard metaal
Co15-C
Co 15%
WC rest
3600
1050
(HV)
–
hard metaal
Co15-M
Co 15%
WC rest
4100
1200
(HV)
–
hard metaal
Co15-FH
Co 12%
WC rest
4600
1300
(HV)
–
- zwaar belast gereedschap
- grote weerstand tegen slijtage
- groot aantal te produceren
producten
- gereedschap wordt duurder
- toepasbaar voor ongelegeerd staal, aluminium,
messing, brons
- aanbevolen gebruikstoestand = gehard
- staal moet in de geharde (of veredelde)
conditie worden toegepast
- materiaal is luchthardend, daardoor
weinig vervormingen tijdens het harden
- beperkte weerstand tegen slijtage
- door de starheid geschikt voor slag- en
stootbelasting
- aanbevolen gebruikstoestand
= leveringstoestand
- van boven naar beneden toenemende
prijs en weerstand tegen slijtage
- indien hardmetaal voor het eerst wordt
toegepast, dan wordt aangeraden dit in
overleg met de hardmetaalleverancier
te doen
- hardmetalen met een grotere weerstand tegen slijtage zijn mogelijk, deze
zijn echter brosser dan de hier
genoemde
55
tabel S.22
Indicatie voor de keuze van smeermiddelen. De viscositeitsaanduiding in deze tabel hebben uitsluitend betrekking
op olie. Verder worden andere toepasbare smeermiddelen genoemd
viscositeit in relatie tot het proces
productmateriaal
L
L; M
M; Z
Z
1; 2
E
2; 3
E
3; 4
V; P
3; 4; 5
V; P
1
E
2; 3
E
3; 4
3; 4; 5
aluminium en -legeringen
1
E; F
2
E; F
2; 3
E
4
roestvast staal 304
1; 2
E; F
2
E; F
3
F
4; 5
F
roestvast staal 430
1; 2
E; F
2; 3
E; F
3; 4
F
3; 4; 5
F
koper en -legeringen
1; 2
E
1; 2; 3
E
3
E
3; 4
staal
verzinkt staal
procesindeling:
L = licht
M = middel
Z = zwaar
viscositeit dieptreksmeermiddelen:
1 < 30
2 30 - 70
3 70 - 130
4 130 - 350
5 > 350
F = folie
E = emulsie (olie in water)
V = vetten
P = pasta's
opmerkingen/beperkingen
emulsies zonder S, Si en P;
voorzichtig in verband met snel optreden van witte vlekken
bij onderling contact van de producten;
pH ≤ 8,8.
bij folie mag ook emulsie worden gebruikt;
bij emulsie moet de pH-waarde ≤ 9,0 zijn, zonder S, Si en P.
gebruik bij folie, ook vette, grof disperse emulsies of oliën,
enz. zonder S.
als roestvast staal 304.
oliën of emulsies zonder S, Si en P.
S = actieve zwavelverbindingen
Si = inactieve zwavel
P = fosforkoolwaterstoffen
56
Supplement "machines en gereedschappen"
M.1 Inleiding
In dit supplement wordt nader ingegaan op die aspecten
van machines en gereedschappen die specifiek betrekking
hebben op de in deze publicatie behandelde processen. Dit
supplement kan niet als een op zichzelf staand geheel worden gezien, maar dient te worden gelezen of geraadpleegd
samen met de publicatie VM 112 “Machines en gereedschappen”.
M.2 Machines
Een pers bestaat in zijn meest elementaire vorm uit een
frame, een persbed, een beweegbare stoter die wordt geleid in het frame en een aandrijving die de stoter beweegt.
De pers moet de gevraagde perskracht (§ 5.6) kunnen leveren en de grootte van het persbed, de inbouwhoogte en de
toegankelijkheid van de werkruimte moeten voldoende
zijn. Het type aandrijving, het aantal bewegingen van de
pers, naast die van de stoter, alsmede de stijfheid van het
frame en de stotergeleiding vragen speciale aandacht.
aandrijving
Gelet op de mogelijke slag, komt voor diepe producten met
name een hydraulische pers in aanmerking (zie tabel M.1).
De snelheid is echter relatief gering. Voor kleine producten
die in grote aantallen worden gemaakt, komt alleen een
mechanische pers in aanmerking. Uit overwegingen van
automatiseringsgemak worden in de automobielsector nog
vaak mechanische persen gebruikt.
Een voor het dieptrekproces wezenlijk verschil tussen mechanische en hydraulische persen is, dat met een hydraulische
pers de bewegingen van de stoter wat minder stoterig zijn.
Daardoor is de opbouw van de kracht geleidelijker (kleinere
dynamische belasting) en zijn er minder pieken in de wrijving tussen het product- en gereedschapmateriaal bij het
starten en stoppen.
aantal bewegingen van de pers
Bij het dieptreken moet meestal niet alleen de stempel of
de matrijs worden bekrachtigd, maar ook de plooihouder,
tegenhouder of uitwerper. Bij voorkeur dient dat door de
pers te gebeuren. Kenmerkend voor dieptrekpersen is dan
ook dat ze meestal meer bewegingen hebben, naast die van
de stoter. Persen worden naar hun aantal onafhankelijke
bewegingen enkelvoudig, tweevoudig of drievoudig werkend
genoemd. Figuur M.1 toont twee verschillende tweevoudig
werkende en een drievoudig werkende pers.
tabel M.1
Indicatie van maximale waarden en afmetingen
van pneumatisch, mechanisch en hydraulisch
aangedreven persen en hun stijfheid
type
pneumatisch mechanisch
kracht
slagen/minuut (1)
slag in mm
stijfheid in slagrichting
geschikt voor dieptrekken
500 kN
30
400
–
G
30.000 kN
1200-2000
400
++
–/+
hydraulisch
200.000 kN
100
1200
G
++
– = matig; G = redelijk; + = goed; ++ = zeer goed.
(1) niet bij de maximale slag of kracht.
De pers van figuur M.1a heeft een trekkussen onder het
persbed. Dat is een tafel bovenop een hydraulische cilinder. Bij een kleine pers kan dit ook een luchtcilinder zijn.
Dit trekkussen bekrachtigt via de trekkussenpennen de
plooihouder.
De pers van figuur M.1b bekrachtigt de plooihouder met
een tweede stoter. Persen met een dubbele stoter zijn van
oudsher vooral voor de automobielindustrie bedoeld. Op
deze wijze kan met mechanische persen de hoge plooihouderkracht worden gerealiseerd, die voor het persen van
carrosseriedelen nodig is.
Bij benadering is bij het dieptrekken van grote producten
de plooihouderkracht circa een derde van de perskracht.
Bij strekken kan de plooihouderkracht zelfs groter zijn dan
de perskracht.
Merk op dat de plaats van de plooihouderbekrachtiging
bepaalt of een product naar beneden of naar boven wordt
getrokken (zie figuur M.1).
Met de drievoudige werkende pers van figuur M.1c is het
mogelijk om een eerste en een omkeertrek in één bewerking
uit te voeren. Het trekkussen kan ook als uitwerper of
tegenhouder worden gebruikt.
N.B.: In sommige publicaties wordt het trekkussen niet als
een aparte beweging meegeteld. Het type pers van bijvoorbeeld figuur M.1a wordt dan in dat geval een enkelvoudig werkende pers met een trekkussen genoemd.
Bij dieptrekken moet om het product uit het gereedschap
te kunnen halen, de ruimte tussen matrijs en stempel minimaal gelijk zijn aan de producthoogte. Derhalve moet de
inbouwhoogte, de maximale ruimte tussen stoter en persbed, afhankelijk van de gereedschapsuitvoering, minimaal
driemaal de producthoogte bedragen.
De werkslag van de stoter moet minstens tweemaal en de
slag van het trekkussen iets meer dan eenmaal de producthoogte zijn.
figuur M.1 Tweevoudig werkende pers met trekkussen/onderliggende plooihouder (a) en met dubbele stoter (b) alsmede een
drievoudig werkende pers met trekkussen en bovenliggende plooihouder (c)
57
stijfheid
De belasting bij dieptrekken is veel minder stotend dan bij
ponsen. De eisen aan de stijfheid van het persframe zijn bij
dieptrekken matig tot laag (zie VM 112 “Machines en gereedschappen”). Wel is het van belang dat het scheef gaan
staan van de stoter door het vervormen van frame en stotergeleiding tijdens het persen er niet toe leidt dat de plooihouderdruk dusdanig varieert dat het product aan een kant
gaat plooien of zelfs scheef getrokken wordt.
Stoter en persbed zelf moeten wel goed stijf zijn om doorbuigen van het gereedschap zelf tegen te gaan. Deze doorbuiging leidt ook tot scheeftrekken.
M.3 Gereedschappen
In principe is een dieptrekgereedschap opgebouwd uit vormdelen en standaarddelen.
De vormdelen bepalen de vorm van het product. Vormdelen
zijn de matrijs met plooihouder en de stempel met eventuele
tegenhouder (zie figuur M.2).
De standaarddelen zijn bijvoorbeeld de kop- en bodemplaat,
geleidingen, pennen en veren. Deze hangen niet van de productvorm af en worden bij voorkeur kant en klaar ingekocht.
figuur M.3 Gereedschap zonder plooihouder en geleiding;
product wordt van de stempel afgestroopt tegen
de matrijs
In de figuren M.3 t/m M.10 is een aantal voorbeelden van
dieptrekgereedschappen afgebeeld, van eenvoudig tot
complex [lit.4].
figuur M.2 Vormdelen van een dieptrekgereedschap
figuur M.4 Gereedschap zonder plooihouder met
veerbekrachtigde uitwerper
vormdelen
De keuze van het materiaal waaruit de vormdelen worden
gemaakt, bepaalt in hoge mate de slijtage van die vormdelen en de wrijving die optreedt bij dieptrekken.
Een overzicht van gereedschapmaterialen voor de vormdelen wordt in het supplement “Materialen” van deze
publicatie gegeven.
Voor grote producten wordt vaak op kritische plaatsen (bijvoorbeeld de matrijsafronding) met inzetstukken van slijtvaste, maar meestal moeilijk bewerkbare, materialen gewerkt. De vormdelen bepalen veelal voor meer dan de helft
de kosten van het gereedschap: dit zijn vooral de kosten
voor het verspanen en het nauwkeurig op maat brengen.
Kleine gereedschappen worden overigens vaak uit (dikke)
plaat verspaand, grote gereedschappen (automobielindustrie) gegoten.
plooihouder
Bij ondiepe ronde producten met een verhouding van stempeldiameter en plaatdikte kleiner dan 25 à 30 (bij roestvast
staal <20) kan een plooihouder achterwege blijven (zie figuur M.3).
Is een plooihouder wel nodig, dan kan deze worden bekrachtigd door middel van stalen, kunststof- of gasveren in
het gereedschap (zie figuur M.6 en M.9). Een nadeel van
veren is, dat de grootte en het verloop van de plooihouderkracht tijdens de slag niet kan worden gestuurd.
De plooihouder kan ook uitwendig worden bekrachtigd bijvoorbeeld met een trekkussen (zie figuur M.1a, alsmede
figuren M.7, M.8 en M.10) of een tweede stoter (zie figuur M.1b). Ingeval van een hydraulische bekrachtiging met
een moderne besturing, is het mogelijk het verloop van de
plooihouderkracht tijdens de slag in te stellen. Ingeval van
een lange slag is een uitwendige bekrachtiging sowieso
figuur M.5 Gereedschap met starre plooihouder (met vaste
afstand tot de matrijs). Het product wordt aan de
onderzijde van het gereedschap uitgenomen
58
noodzakelijk. Bij een mechanische pers of bij een hydraulische pers (in het geval dat de gewenste plooihouderkracht gering is ten opzichte van de kracht die de pers kan
leveren, waardoor de krachtinstelling onnauwkeurig is),
wordt ook wel met een constante afstand tussen de plooihouder en de matrijs gewerkt (starre plooihouder, zie figuur M.5).
uitnemen van het product
Is de werkslag van de machine voltooid, dan kan door de
teruggaande beweging van de stempel het product door
middel van de onderzijde van de matrijs worden afgestroopt.
Hierbij gaat men uit van het feit dat het product aan de
onderzijde van het gereedschap kan worden uitgenomen.
Ingeval van een product met flens kan het product alleen
worden afgestroopt met de plooihouder en moet aan de
bovenzijde worden uitgenomen. Afstropen gebeurt alleen
als het product klem om de stempel zit (afhankelijk van de
vorm van het product).
figuur M.6 Gereedschap met plooihouder met veren; met
uitwendige geleiding
figuur M.9 Omtrekgereedschap met uitwerper; zonder
plooihouder (links) en met (rechts)
figuur M.7 Gereedschap met plooihouder op een trekkussen,
alsmede met uitwerper
figuur M.10 Gereedschap met plooihouder op trekkussen,
met tegenhouder en geleiding voor dieptrekken
van een vierkant product met een gestrekte
vorm (reliëf) in de bodem
Om te voorkomen dat opgesloten lucht tussen stempel en
product wordt gecomprimeerd en het product ongewild
vervormt of dat juist vacuüm tussen stempel en product
het uitnemen van het product verhindert, dient er in de
stempel een ontluchtingskanaal aanwezig te zijn. Deze zijn
in de figuren M.3 t/m M.10 te zien.
figuur M.8 Volgtrekgereedschap met plooihouder op een
trekkussen, alsmede met een uitwerpen
Conische producten blijven na het persen meestal in de
matrijs liggen. Deze moeten dan worden uitgeworpen.
Door het smeermiddel en door vacuüm kan het voorkomen
een conisch product toch aan de stempel blijft kleven.
59
geleiding
De slag bij dieptrekken is groot, minstens tweemaal de
producthoogte. Bij grote gereedschappen wordt de bovenhelft van de gereedschappen dan uit de geleiding getild.
De geleiding van de pers moet zodanig goed zijn, dat de
geleiding van het gereedschap niet beschadigt als het gereedschap voor een volgende slag weer sluit. Gereedschappen voor eenvoudige (kleine) producten worden ook wel
zonder geleiding uitgevoerd. Wel moet dan het afstellen
onder de pers met zorg gebeuren.
volggereedschappen
Een volggereedschap is een gereedschap waarmee op verschillende stations opeenvolgende bewerkingen worden uitgevoerd. Voor het transport tussen de stations laat men de
tussenproducten vastzitten aan de strook uitgangsmateriaal (zie figuur M.11). De strook wordt na iedere slag van
de pers een station opgeschoven. Tijdens de bewerkingen
buigen de bandjes. Minstens vier bandjes zijn nodig voor
een stabiele doorvoer van het product. Extra gaten zijn
aangebracht voor de positionering van de band. Vooral bij
kleine producten die in grote aantallen worden geproduceerd (zie § 6.4), wordt deze techniek toegepast.
Bij grotere producten en voor middelgrote aantallen wordt
voor het transport van de producten vaak gebruikgemaakt
van een transferpers. Deze is uitgerust met een tangenmechanisme dat het product van positie naar positie verplaatst (zie VM 112 “Machines en gereedschappen”).
figuur M.11
Strook van producten in band
60
Trefwoorden
Anisotropie
normaal
vlakte
basisvorm,
dieptrekken
kraagtrekken
strekken
buigsegment
defect
dieptrekken
dieptrekkracht
dieptrekverhouding
duntrekken
falen
gereedschap
-materialen
grensvervormingskromme
hoekplatine
hoeksegment
met rekzone
met stuikzone
kalibreren
kraaghoogte
kraagtrekken
maakbaarheid
conische producten
niet ronde kragen
niet ronde producten met rekzones
niet ronde producten zonder rekzones
rillen
ronde kragen
ronde producten
ronde verdieping
matrijsafronding
methodeplan
omkeertrekken
oorvorming
perskracht
platinegrootte
platinevorm
plooien
primaire
secundaire
plooihouder
plooihouderdruk
productoppervlak
rek
maatware
rekgrens
rekwegdiagram
scheuren
bodemwandsmering
smeermiddel(en)
stempelafronding
strekken
stulptrekken
tegenhouder
terugveren
trekkussen
trekril
trekschema
trekspleet
treksterkte
uitstraling
uitwerper
versteviging
volgtrekken
producten met flens
vormplatine
wrijving
blz.
12, 14, 44
12, 42, 44
7, 16-19, 21, 26, 27, 35-37
16, 17, 26, 35
16, 18, 26
16, 18
16-18, 21, 24, 26, 33
19, 32, 41
8-12, 16-19,21, 22, 25-27, 29, 30, 32, 33, 35-37, 39-41, 43, 44, 46, 48,
51, 52, 57-60
11-14, 21, 32, 33
10-12, 19, 20, 22, 27, 29, 30, 32, 33, 35, 37-39, 43, 51, 52
9, 26, 32
19, 32
7, 8, 11, 12, 15, 20, 22, 26, 29, 30, 33, 36, 37, 39-44, 47, 48, 52, 54, 55,
57-60
7, 52, 57, 58
10
22, 23, 30, 31, 36
16, 18, 24, 25, 26, 32, 36, 37
16, 18, 21, 23, 24, 27, 31, 36
26, 37, 39
14, 25-27
8, 9, 13, 16, 18, 19, 24-27, 29, 32, 36, 52
7, 16, 19, 21, 22, 25-27, 29, 30, 35, 37
20
26
26
24, 30
27, 28
25
19
27
9, 11, 13, 21-23, 25, 27-29, 31, 32, 36, 38, 40-42, 58
29
9, 15, 35
12, 29, 44, 42, 44
19, 29, 33, 57
12, 16, 19, 29, 31
16, 19, 21, 22, 24, 29, 30, 37
8, 11, 13, 19, 21, 27, 29, 33, 35, 40, 41, 58
11, 32, 40
11, 13, 14, 15, 21, 30, 33, 40
8, 11, 13, 15, 21, 27, 32, 33, 40-42, 57-59
11, 13, 16, 19, 21-23, 29, 30, 33, 41-43, 58
14, 29, 35, 37
10
10
12, 32, 33, 43, 45-47, 52-54
10, 11, 13
10, 12, 14, 21, 24, 27-29, 32, 33, 41-43
12, 21, 22
21
12, 19, 27, 33, 35, 36, 41, 42, 44, 52
22, 23, 25, 37, 52, 56, 59
12, 13, 19, 23, 25, 27. 29, 32, 35, 36, 38, 41, 43
8, 11, 14, 16, 18, 19, 27, 29, 30, 34, 36, 42-44, 48, 52, 57
15
8, 26, 57-59
33
41, 42, 57-59
11, 15, 21, 27, 30, 32, 33, 40-42
29, 30, 32, 37, 38
10, 11, 14, 19-21, 26, 29, 32, 38, 40-42
12, 33, 43, 45-47, 52-54
27
8, 57-59
12-14, 26, 43
9, 12, 14, 15, 19, 20, 29, 30, 32, 35, 37
29, 30, 37
22-25, 27, 30-33, 36, 37, 42
18, 19, 27, 28, 33, 41, 42, 44, 52, 57, 58
61
Literatuur
[1] TNO Metaalinstituut: Technologie voor het
dieptrekken, Metaalbewerking, vol 42, no.6, pp. 134
- 138 en no.19, pp. 405 - 409, 1976.
[2] Romanowski, W.P.: Handboek voor de moderne
stanstechniek, Kluwer, Deventer, 1966.
[3] Lange, K.: Lehrbuch der Umformtechnik, Band 3 Blechumformung, Springer-Verlag, Berlin, 1990.
[4] VDI 3377, Einfließwulste und Ziehstäbe in
Stanzerei-Großwerkzeugen, VDI-Verlag, Düsseldorf.
[5] Press working data book, Nikkan Kogyo Shinbunsha,
1979
[6] Oehler, G.; Kaiser, F.: Schnitt-, Stanz-, und
Ziehwerkzeuge, Springer Verlag, Berlin, (8e druk)
1993.
[7] Metals Handbook - Volume 14 - Forming and Forging,
ASM, Ohio (in Nederland verkrijgbaar via de Bond
voor Materialenkennis, Zwijndrecht).
[8] Tool and manufacturings engineers handbook volume II forming, SME, Dearborn, Michigan, 1984,
4th ed.
[9] Radtke, H.: 1982 Werkstattblat 837, Tiefziehen - Teil
1, Technik-Tabellen Verlag Fikentscher & Co.,
Darmstadt.
[10] Radtke, H.: Werkstattblat 843, Tiefziehen - Teil 2
Grundlagen der Werkzeug-ausliegung und
Pressenauswahl, Technik-Tabellen Verlag Fikentscher
& Co., Darmstadt, 1982.
[11] Radtke, H.: Werkstattblat 529, Stülpziehen, Carl
Hanser Verlag, München, 1970.
[12] Pearce, R.: Sheet, Metal forming, Adam Hilger,
Bristol, 1991.
[13] Hosford, W.M.; Caddell, R.M.: Metal forming mechanics and metallurgy, Prentice-Hall International
Inc., 1983.
[14] Ramaekers, J.A.H.; Houtackers, L.J.A.; Peeters,
P.B.G.: Plastisch bewerken van metalen, OMTEC,
Mierlo, 1987.
[15] Ramaekers, J.A.H.; Kessels, M.W.H.: IOP-M
"Dieptrekken", Deel 1: Een plastisch model voor het
dieptrekproces; IOP-M-D-110, WPA rapport no.
1572, TU Eindhoven, 1993
[16] Zande, J.W.I. van der; Kessels, M.W.H.; Ramaekers,
J.A.H.; Streefland, G.J.J.: IOP-M "Dieptrekken", Deel
2: Een systematische maakbaarheidsanalyse,
IOP-M-D-047, WPA rapport no. 1427, TU Eindhoven,
1992
[17] Bolt, P.J.; Gouw, H.v.d.: IOP-Metalen "Dieptrekken"
B1- omvormexperimenten, TNO rapport
93P/00536/BOP, 1993
[18] VM 111: Materialen (vormgeven van dunne
metaalplaat); FME, Zoetermeer.
[19] VM 112: Machines en gereedschappen (vormgeven
van dunne metaalplaat); FME, Zoetermeer.
[20] Kennis der metalen, deel I en II, Korevaar, B.M. e.a.,
DUM, 1991