Stanzmaschine

2 Best Things About Friction And Lubrication in the Stamping Process

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Reibung beim Stanzvorgang

Die Stempelprozess is very important, the sheet is always in contact with the die. This contact is not static, but dynamic. Because the metal sheet flows over the die surface, there is relative motion between the sheet and the die. Even though sheet and mold surfaces appear smooth without visual aid, under the microscope, their surfaces show complex shapes. Stamping Process

Stanzprozess
Abbildung 1: Unbeschichtetes Weichstahlblech mit einer Rauheit von 1,5 μm
Bild 2 Werkzeugoberfläche aus Gusseisen mit einer Rauheit von 0,4 μm
Abbildung 2: Werkzeugoberfläche aus Gusseisen mit einer Rauheit von 0,4 μm

Sheet and tool surfaces have roughness distributions that consist of a series of peaks and valleys of varying heights, depths, and spacings, as shown in Figures 1 and 2. The roughness distribution of sheet metal will vary depending on the type, grade, and coating of the material, while the roughness distribution of tools will vary depending on the type of material and how they are processed. Stamping Process

Due to these irregularities of the sheet and tool surfaces, there is resistance to relative motion. In simple terms, this resistance to relative motion is called “friction”, which is why lubricants are applied to metal plates to reduce their resistance and therefore friction. The ratio between the frictional force and the contact force of two moving objects is represented by the coefficient of friction “μ”, the value of which depends on the tribological system itself and the forming process, such as the temperature of the sheet, the stamping speed, the contact pressure and the strain of the sheet. Stamping Process

Schmierung bei Stanzprozessen

We know where the friction is coming from and why we need to lubricate the sheet before stamping. We will now focus on how the amount of lubrication affects the quality of the panels during the forming process. You can get a better understanding of the lubrication effect through the pictures below. Stamping Process

Bild 3 Schmiermenge zu hoch
Bild 3: Schmiermenge zu hoch beim Stanzen
Bild 4 Schmiermenge zu gering
Bild 4: Schmiermenge zu gering
Bild 5 Optimale Schmierung
Abbildung 5: Optimale Schmierung

Die in den Abbildungen 3, 4 und 5 gezeigten Bleche wurden mit genau demselben Simulationsaufbau simuliert, und die Teilequalität war unterschiedlich, da sich die Schmiermittelmenge geändert hatte. Die in Fig. 3 gezeigte Folie weist an den Ecken aufgrund der hohen Gleitfähigkeit, die auf die Folie vor dem Strecken aufgebracht wird, starke Falten auf.

The higher the amount of lubrication, the lower the resistance to movement, i.e. the material then moves freely over the tool surface in an uncontrolled manner, creating wrinkles. Conversely, when the amount of lubrication applied to the sheet is very low, the resistance to motion is very high. This high resistance forces the sheet metal to stretch beyond the desired amount, producing substantial thinning and, in some cases, extensive cracking, as shown in Figure 4. Stamping Process

Therefore, it becomes critical to use the proper amount of lubrication when pulling panels, as is finding the optimum amount of lubrication required. Figure 5 shows a sheet without wrinkles and cracks when the lubricant is properly applied. Stamping Process

Wie bei jedem anderen Herstellungsprozess erzeugt das Auftragen von Schmiermittel auf das Blech einige Inkonsistenzen wie Rauschen. Das heißt, wenn sich der Benutzer entscheidet, 1 g/m2 Schmiermittel auf die Platte aufzutragen und somit eine fehlerfreie Platte herzustellen, wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Roboter jedes Mal die exakte Menge Schmiermittel auf die Platte sprüht? Wenn die Genauigkeit des Geräts beispielsweise 85% beträgt, beträgt die Abweichung des Schmiermittels 0,85 – 1,15 g/㎡, wenn die Platte sehr reibungsempfindlich ist, kann es zu Problemen kommen. Daher ist es wichtig, einen sicheren Bereich für Schmiermittelmengen zu finden und sicherzustellen, dass das Gerät Schmiermittel innerhalb des angegebenen Bereichs sprüht.

When considering an AHSS stamping tribology system, there are three main points to consider, namely: 1. The effect of friction and tribology on spring back; 2. AHSS stamping produces higher temperatures, which again affects friction behavior; 3. The use of different tool materials in AHSS stamping has new effects on the friction behavior informing and simulation. These three phenomena should be considered in stamping simulations, which can only be achieved by using advanced stamping friction models. Stamping Process

Abbildung 6 Stanzmaschine HARSLE JH21
Abbildung 6: Stanzmaschine HARSLE JH21

Natürlich hat AHSS beim Stanzen empfindlicher Teile eine stärkere Rückfederung. Die Rückfederung kann stark durch das im Blech eingestellte Reibungsverhalten beeinflusst werden Bildung simulation. This is why you should improve the friction behavior in punch simulations. This, in turn, yields better rebound predictions. Friction determines the amount of restraint in the part, and based on this, spring-back behavior is affected. Stamping Process

Also, it is important to consider that during AHSS stamping, higher contact pressures between the tool and the sheet are often observed, which is why friction becomes so important, and friction causes an increase in temperature in the material, which For mild steel, this order of magnitude does not occur. Therefore, a proper description of temperature variation and its effect on frictional behavior is critical for simulating the stamping of AHSS. Stamping Process

Additionally, AHSS stamping materials require the use of tool steels that are not typically used on medium strength steels. Now we have to consider the tribological effects of harder tools made of a certain carbon and chromium content, rather than tools made of cast iron. This mold material also has an effect on tribological properties. This is why the user must take this into account as well as lubricant selection during the simulation setup. A good friction model should take into account all these interrelationships when generating the friction model. Stamping Process

If you have an advanced friction model in your forming simulation, then you need to introduce a realistic tribology system in your sheet metal forming simulation. You’ll then get more accurate crack, wrinkle, thinning, and spring back predictions, all tied to the friction model you’re using. Stamping Process

In the process of deep drawing, due to the relative movement between the workpiece and the surface of the mold, adhesion will occur under the action of a certain pressure. When stainless steel is deep-drawn, this phenomenon is more serious, resulting in scratches on the surface of the product and the appearance of the mold surface. “Bonding nodules”, in order to protect the surface quality of products, control friction, wear, and remove scratches, the most effective means is lubrication. The first point of selecting lubricant is that the lubricating film does not break and lubricates throughout the sheet metal deep drawing process. Stamping Process

“Anti-viscosity and friction reduction” is the basic starting point for selecting lubricants. Under the premise that other conditions meet the deep drawing process, the quality of lubrication will directly affect the drawing force, die life and product quality, etc., and even become the key to the success or failure of the deep drawing process. According to the information, among various processes, the deep drawing process consumes the most amount of lubricant. During the deep drawing process, due to the relatively large deformation of the material, the lubricant is required to have excellent performance. Stamping Process

Werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Gleitmittel:

Abbildung 7 Unterschiedliche Stanzschmierstoffe
Abbildung 7: Unterschiedliche Stanzschmierstoffe

Hier sind die Eigenschaften mehrerer gebräuchlicher Stanzschmiermittel:

ArtVorteileMangel
Mineralöl1. Weithin anerkannt und in der Industrie verwendet
2. Chlor und Schwefel sind sehr effektive Schmieradditive bei extremen Drücken
3. Halten Sie das Werkstück normalerweise feucht, und die Werkstückhaftung ist während des Gebrauchs nicht schwerwiegend
1. Veraltete Technik, wenig Fortschritt in Forschung und Entwicklung
2. Schwer mischbare, instabile Emulsion
3. Enthält schädliche und brennbare Inhaltsstoffe
4. Schwer zu reinigendes und direktes Schweißen
5. Erhöhte Bearbeitungsgebühren
Ätherisches Öl1. Es kann vom Werkstück abdampfen
2. Leicht zu reinigen
1. Entzündlich und giftig
2. Verursacht schwere Hautkrankheiten
3. Weniger Schutz für Werkzeuge
4. Nicht vollständig verschwinden
5. Überschreitung des Grenzwerts für die VOC-Menge in der Luft
6. VOC-Gehalt in der Werkstatt stark erhöhen
Borierter Seifentrockenfilm1. Mit Schmieröl gemischt oder allein während des Stanzens verwendet
2. Sehr wirksame Schmiermittel
1. Bauen Sie auf der Form auf
2. Borax-Partikel am Stempel erzeugen
3. Fügen Sie zusätzliche Kosten hinzu, wenn Sie die Form reinigen
4. Schäumen beim Reinigen
5. Wird in nasser Umgebung oder bei Kontakt mit Schmiermitteln weich und klebrig
6. Im Abwasser als Schwermetall verwechselt
Seifenverbindung1. Universelles Werkzeugschutzprodukt
2. Niedriger Preis
3. Nach Verdünnung noch wirksam
1. Technologie der 1830er Jahre
2. Enthält keine EP-Zusätze
3. Das Pigment haftet am Werkzeug und das Stanzteil neigt zum Verkleben
4. Die Oberflächenviskosität des Werkstücks ist groß
5. Korrosion an weichen Metallen
6. Schäumen beim Reinigen
Eigenschaften mehrerer gebräuchlicher Stanzschmierstoffe

During the lubrication process, different vaporization will occur as the temperature rises, taking away a lot of heat, thereby reducing the temperature of the mold; as the vaporization continues to generate, the lubricant will continue to accumulate to the high-temperature point, forming a tougher The lubricating film protects the mold more effectively, thereby extending the service life of the mold. It will also improve the quality of the workpiece surface without scratches, as shown in the figure below. Stamping Process

Bild 8 Verbesserte Oberflächenqualität von Stanzteilen
Abbildung 8: Verbesserte Oberflächenqualität von Stanzteilen

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2 Gedanken zu „2 Best Things About Friction And Lubrication in the Stamping Process

  1. Tony Jothson sagt:

    Der Artikel ist sehr interessant! Haben Sie JH21-160T auf Lager? Können Sie mir den Preis sagen?

    1. Wendy sagt:

      Ja, haben wir!
      Bitte teilen Sie mir Ihre Mailbox mit und ich sende Ihnen ein Angebot.

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