Aluminiumstempelen: complete gids voor processen, matrijzen en onderdelen

Aluminium stempelen

Moderne productieprocessen in vele industrieën en aluminiumstempelen zijn nauw met elkaar verweven. Het proces omvat het transformeren van dunne aluminiumplaten tot nauwkeurige 3D-onderdelen van uiteenlopende complexiteit, afhankelijk van de ontwerpvereisten. 

Of u nu gestempelde aluminium onderdelen nodig heeft voor de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart, de elektronica, de verpakkingsindustrie, de bouw of een andere sector, inzicht in het aluminiumstempelproces kan helpen bij het ontwerpen en optimaliseren van de kosten. 

Dit artikel bespreekt de basisprincipes van het proces, waaronder de stappen van het aluminiumstempelen, de methoden, geschikte aluminiumsoorten en toepassingen. 

Wat is metaalstempelen voor aluminium?

Aluminiumstempelen is het uitoefenen van kracht op metalen stempelmatrijzen Het is een populaire koudvervormingstechniek om plaatmetaal te vormen en bruikbare 3D-onderdelen te produceren. Het levert nauwkeurige, afgewerkte onderdelen op zonder warmte toe te voegen of materiaal te verwijderen. 

Is aluminium geschikt om te stempelen? – Eigenschappen

Aluminium is een van de meest gebruikte stempel materialen Omdat het licht van gewicht, buigzaam en corrosiebestendig is. Met een dichtheid die ongeveer drie keer lager is dan die van staal en een uitstekende vervormbaarheid, is het een populaire keuze voor een breed scala aan plaatmetaalstempeltoepassingen.

Lichtgewicht Aluminium heeft in veel technische toepassingen de voorkeur vanwege het lage gewicht, wat voordelen oplevert, zoals een lager brandstofverbruik bij auto's. Afhankelijk van de kwaliteit is het bovendien relatief sterk, waardoor het een hoge sterkte-gewichtsverhouding heeft. 

Kneedbaar Aluminium heeft een laag smeltpunt (ongeveer 650 °C voor de 3003 aluminiumlegering), waardoor het gemakkelijk in de gewenste vormen te gieten is. 

Corrosiebestendig Aluminium heeft van nature de eigenschap een beschermende laag tegen corrosie te vormen. De gestempelde onderdelen zijn daarom geschikt voor corrosieve omgevingen, zoals zout- en chemisch vervuilde omgevingen. 

Gemakkelijk te recyclen Aluminium is een van de meest recyclebare industriële metalen, iets wat fabrikanten en gebruikers van gestempelde onderdelen waarderen. 

Onbrandbaar – Dankzij de hoge thermische geleidbaarheid (162 tot 193 W/m·K voor aluminiumlegering 3003) kunnen gestempelde onderdelen van dit materiaal probleemloos worden gebruikt in toepassingen waar thermische geleidbaarheid cruciaal is, bijvoorbeeld in warmtewisselaars. 

Soorten aluminium die gebruikt worden voor metaalstempelen

Het stempelen van aluminiumplaten is grotendeels gericht op de 1xxx-, 3xxx-, 5xxx- en 6xxx-series, dit zijn gesmede legeringen. Gesmeed betekent dat het aluminium is getrokken, geëxtrudeerd, gesmeed of gewalst om de gewenste vorm te verkrijgen. 

Elk van deze categorieën aluminium heeft unieke eigenschappen die geschikt zijn voor bepaalde plaatwerkproducten. 

1XXXDit is puur aluminium, dat de beste vervormbaarheid heeft. 

3XXXHun bewerkbaarheid is uitstekend en ze laten zich goed mengen met materialen van gemiddelde sterkte. Een voorbeeld hiervan is de aluminiumlegering 3003. 

5XXXDeze serie staat bekend om zijn superieure corrosiebestendigheid, wat essentieel is in maritieme en andere corrosieve omgevingen. 5052 aluminium stempelen wordt veel gebruikt in dergelijke industrieën. 

6XXXDeze serie is warmtebehandelbaar en licht vervormbaar. Er zijn opties beschikbaar zoals de aluminiumlegering 6061. 

De hardere legeringen kunnen echter wel worden gestanst met gloeien als onderdeel van het proces. 

Aluminiumlegeringen voor stempelen

Alternatieve tekst: Een infographic met afbeeldingen en beschrijvingen van verschillende aluminiumlegeringen die gestempeld kunnen worden. De volgende tabel toont de belangrijkste aluminiumlegeringen die worden gebruikt bij metaalstempelen, samen met hun kenmerken en eigenschappen.

Basisproces voor het stempelen van aluminium

Zoals voor roestvrij staal stempelenHet aluminiumstempelproces omvat materiaalvoorbereiding, het plaatsen ervan op de pers en het stempelen volgens het ontwerp. De stempelkracht wordt gecontroleerd. Maar voordat deze processen kunnen beginnen, moet de matrijs al ontworpen zijn. Doordat de stempel het plaatmetaal in de matrijs perst, treedt plastische vervorming op en wordt het gewenste onderdeel geproduceerd. Dit onderdeel wordt vervolgens uitgeworpen en is klaar voor eventuele vervolgbewerkingen. 

De algemene stappen voor het stempelen van aluminium worden hieronder beschreven:

Stap 1: Gereedschapsontwerp

Het aluminiumstempelproces begint met het ontwerpen van de matrijs, waarbij ingenieurs bij ProleanTech CAD/CAM-software gebruiken om matrijsontwerpen te maken. 

Stap 2: Materiaalvoorbereiding

De volgende stap is het selecteren van de aluminiumkwaliteit en het bepalen van de bijbehorende parameters. Omdat het ruwe materiaal meestal in rollen wordt geleverd, wordt het geëgaliseerd en in geschikte stroken gesneden, klaar voor het stempelen. 

Aluminium strips

Alternatieve tekst: Aluminiumstrips worden door een geautomatiseerde stempelpers gevoerd.

Stap 3: Stempelbewerkingen/processen

Het stempelen van het aluminium is nu begonnen en bestaat uit verschillende bewerkingen. Het stansen is meestal het eerste proces, waarna de andere processen geleidelijk volgen tot de uiteindelijke vorm is bereikt. 

Stap 4: Secundaire processen

Secundaire processen op gestempelde aluminium onderdelen omvatten ontbramen, poedercoaten en lakken. 

Stap 5: Kwaliteitsinspectie 

Tot slot onderwerpen de beste aluminiumstempelbedrijven het gestempelde aluminium aan kwaliteitscontroles om te garanderen dat het aan de eisen voldoet. Plaatmetaalstempelen is niet compleet zonder deze inspecties, waarbij gebruik wordt gemaakt van statistische procescontrole (SPC)-grafieken, coördinatenmeetmachines (CMM) en speciale meetinstrumenten. 

Inspectie van gestempeld aluminium 

Ontvang een offerte Om meer te weten te komen over deze cruciale stap die de kwaliteit van onderdelen bij ProleanTech garandeert.

Vier stempelbewerkingen

De vier belangrijkste stempelbewerkingen zijn progressief stempelen van aluminium, transferstempelen van aluminium, vier-slide stempelen van aluminium en fijnstansen van aluminium. 

Aluminium progressieve stempelmatrijs

Dit is een snelle en relatief goedkope stempelbewerking waarbij de onderdelen een reeks opeenvolgende machinestations doorlopen. 

Progressief stempelen

Terwijl de metalen strip door de verschillende stations in de machine beweegt, verandert de vorm ervan totdat de uiteindelijke vorm in het laatste station is bereikt. 

Voordelen van aluminium Progressief stempelen

• Snel 
• Goedkoop
• Minder schroot
• Zeer herhaalbaar

Beperkingen van aluminium progressief stempelen

• Beperkte manipulatie van onderdelen
• Beperkte operaties 
• Doorgaans duurder dan transfermatrijssystemen (die hierna worden besproken).

Aluminium transfermatrijs stempelen

Bij transferstansen worden metalen onderdelen afzonderlijk gestanst, in tegenstelling tot progressief stansen waarbij de onderdelen in stroken worden gestanst. Deze bewerking kan worden uitgevoerd op een enkelvoudige of meervoudige aluminium stanspers. De meeste moderne transferstansbewerkingen worden echter op een enkelvoudige pers uitgevoerd.

Transfermatrijs stempelen

Voordelen van aluminium transfermatrijsstempelen

• Snelle productie van grote onderdelen
• Grote veelzijdigheid 
• Maakt een hoge mate van manipulatie van onderdelen mogelijk.

Beperkingen van aluminium transfermatrijzen

• Minder kosteneffectief voor kleinere onderdelen
• Alleen kosteneffectief bij kleine productieaantallen.

Aluminium vier-schuif stempelen

De vier-slide stempelmethode omvat een horizontale stempelpers met nokkengestuurde gereedschappen. In tegenstelling tot de standaard verticale beweging voeren zijwaarts bewegende schuiven de stempelbewerking uit. 

Vier-slide matrijs

Voordelen van aluminium stempelen met vier glijbanen

• Verminderde materiaalverspilling
• Minder materiaalafhandeling
• Minder secundaire bewerkingen
• Snelle productie van identieke onderdelen

Beperkingen van aluminium vier-slide stempelen

• Niet geschikt voor complexe onderdelen.
• Werkt het beste op flexibele, dunnere vellen.

Aluminium fijn afstempelen

Het fijnstansen van aluminium met behulp van het hydrostatische drukprincipe, waarbij de stansdruk zowel van boven als van onderen wordt uitgeoefend. Er is slechts een minimale speling toegestaan. 

Voordelen van fijnstansen van aluminium ten opzichte van standaard stempelen

• Geschikt voor stempelen met een precisie van micronniveau.
• Glad en schoon oppervlak – nabewerking overbodig 
• Vormt complexe figuren
• Veelzijdig te gebruiken met verschillende aluminiumsoorten.

Fijn stansen versus stansen

Beperkingen van het fijnstansen van aluminium 

• Beperkte materiaaldikte
• Hogere gereedschapskosten 

Soorten aluminiumstempelprocessen

Aluminiumstempelen kan op verschillende manieren, met behulp van populaire technieken zoals buigen, trekken, munten, stansen, stempelen en reliëf aanbrengen. Vaak worden verschillende technieken gecombineerd om het gewenste product te verkrijgen. 

De aluminiumstempeltechnieken van ProleanTech resulteren in onderdelen met nauwe toleranties die voldoen aan de eisen van diverse industrieën. Hieronder vindt u meer informatie over de gangbare processen of technieken voor het stempelen van aluminium:

Verbuiging 

Bij buigen wordt een aluminium plaat tussen een matrijs en een stempel geplaatst en in de gewenste hoek gevormd. Veelgebruikte hoeken zijn de L-, U- en V-vorm. 

Bewerking middels ‘coining’ 

Bij het munten wordt een matrijs op een metalen plaat gedrukt om verzonken of verhoogde patronen te creëren. Dit proces kan de visuele aantrekkingskracht en duurzaamheid van het onderdeel vergroten. 

Bewerking middels ‘coining’ 

Dieptrekken

Dieptrek stempelen Het is het proces waarbij een matrijs wordt gebruikt om een ​​plat stuk aluminiumplaat uit te rekken tot complexe of diepe onderdelen. 

blanking 

Stansen verwijst naar het proces waarbij een stansmal wordt gebruikt om een ​​aluminiumplaat in de gewenste afmetingen te snijden. Hiermee wordt de basisvorm van het beoogde onderdeel gevormd. 

doordringend 

De combinatie van matrijs en pons kan ook worden gebruikt om sneden of gaten te maken in een proces dat ponsen wordt genoemd. Ondanks de hoge flexibiliteit van aluminium, top aangepaste metalen stempelen Dienstverleners kunnen resultaten zonder scheuren leveren. 

Blanken en doorboren 

flanging 

Flenzen is het proces waarbij een aluminium plaat langs een gebogen as wordt gebogen. De flens kan naar binnen of naar buiten uitsteken, meestal onder een hoek van 90 graden.

Bestaan ​​er speciale matrijzen voor het stempelen van aluminium?

Ja, stempelmatrijzen voor aluminium hebben speciale ontwerpen om rekening te houden met de unieke eigenschappen van het materiaal. Bij het stempelen van aluminium moet men zich bewust zijn van de kans dat het materiaal terugveert, aan de randen scheurt en gaat vreten. Matrijzen worden speciaal voor dergelijke uitdagingen ontworpen en bevatten ontwerpkenmerken zoals reliëfhoeken, gepolijste oppervlakken en nauwkeurig berekende spelingen. 

Bestaan ​​er specifieke smeermiddelen voor het stempelen van aluminium?

Ja, er bestaan ​​specifieke soorten of categorieën smeermiddelen voor het stempelen van aluminium. De conventionele smeermiddelen, die al jaren in gebruik zijn, zijn oplosbare oliën (emulsies), op mineralen gebaseerde oplosbare oliën en droge smeerfilmsmeermiddelen. Emulsies hebben de voorkeur vanwege hun vermogen om een ​​soepel stempelproces te ondersteunen. Moderne opties omvatten VOC-vrije, verdwijnende smeermiddelen en op hernieuwbare grondstoffen gebaseerde oplosbare oliën. 

Uitdagingen en oplossingen bij het stempelen van aluminium

Zoals in het vorige gedeelte al werd aangegeven, brengt het stempelen van aluminium terugvering en andere uitdagingen met zich mee. Het is een zacht materiaal dat het stempelen op verschillende manieren problematisch kan maken, waaronder perforatie, gereedschapslijtage en vreten. 

Het goede nieuws is dat deze problemen meestal opgelost kunnen worden, bijvoorbeeld door het gebruik van smeermiddelen voor aluminiumstempelen in de automobielindustrie. Deskundige bedrijven in de aluminiumstempelindustrie beschikken over diverse methoden om ervoor te zorgen dat de gestempelde onderdelen altijd van de hoogste kwaliteit zijn. 

Stempeldiensten voor metaal Omvat oplossingen voor deze uitdagingen zoals hieronder besproken. 

Spring terug

Terugvering is het gedeeltelijke herstel van de oorspronkelijke vorm van het vervormde onderdeel wanneer de belasting wordt verwijderd. Hoewel plastische vervorming de basis vormt van stempelen, treedt er ook enige elastische vervorming op. Een goed product- en procesontwerp en het gebruik van verstevigingspijlen kunnen dit defect verhelpen. 

Verstevigende pijlen

Gallen

Vratvorming is een situatie waarbij het aluminium onderdeel aan het gereedschap vastkleeft, wat resulteert in oppervlaktedefecten, bijvoorbeeld bij auto-onderdelen. De beste oplossing is het gebruik van schone aluminium stempelgereedschappen en smeermiddelen voor aluminium stempelen in de automobielindustrie. 

Slijtage van gereedschap

De zachte en kleverige aard van aluminiumlegeringen kan slijtage aan matrijzen veroorzaken. Het gebruik van hoogwaardige smeermiddelen, PVD-coatings en hardere gereedschappen lost dit probleem vaak op. 

Perforatie

De aluminiumlegeringen uit de 4XXX-serie hebben de neiging te vervormen of te krimpen tijdens het stempelproces. Een veelgebruikte oplossing is om afschuifhoeken op vlakke stempels te vermijden en een grotere matrijsspeling te gebruiken. 

Voorbeelden van gestempelde aluminium onderdelen

Veelvoorkomende voorbeelden van gestempelde aluminium onderdelen zijn elektronische behuizingen, constructiebeugels, HVAC-kanalen en hitteschilden voor auto's. Andere voorbeelden zijn bevestigingsmateriaal en reflectoren voor verlichting. Sommige van deze gestempelde onderdelen zijn eenvoudig en klein, maar andere kunnen meerdere bochten en details bevatten, die allemaal vakkundig en nauwkeurig moeten worden geproduceerd bij het op maat stempelen van aluminium. Zulke verschillen kunnen bepalend zijn voor de uiteindelijke prijs. metaalstempelkosten. 

Veelvoorkomende industrieën voor gestempelde aluminium onderdelen

De auto-industrie is ongetwijfeld een toonaangevende sector voor gestempelde aluminium onderdelen, die vooral profiteert van het lichte gewicht van deze onderdelen. 

Gestempelde auto-onderdelen

Andere industrieën die deze onderdelen gebruiken zijn de lucht- en ruimtevaart, verpakkingsindustrie, elektronica, bouw en telecommunicatie. 

Hieronder een overzicht van deze toepassingen in een tabel:

Gangbare oppervlaktebehandelingen voor aluminium stempeldelen

Stempels van aluminium kunnen oppervlaktebehandelingen ondergaan door middel van anodiseren, borstelen, galvaniseren, poedercoaten, zandstralen en polijsten. Onderstaande tabel geeft een overzicht van de details van deze oppervlaktebehandelingen:

Verder lezen:

Ponsen versus stempelen

Conclusie

Aluminiumstempelen speelt een belangrijke rol in industrieën die de lage dichtheid, hoge sterkte, goede vervormbaarheid, corrosiebestendigheid en gemakkelijke recyclebaarheid van het metaal vereisen. Gezien de unieke eigenschappen van het materiaal en de mogelijke uitdagingen bij de bewerking, is het verstandig om samen te werken met een ervaren CNC-bewerkingsbedrijf.

Hier bij ons bedrijf is de combinatie van moderne machines, vakkundig personeel en een productieproces van wereldklasse ongeëvenaard. Daarom, contact en wees getuige van een transformatie in uw gestempelde aluminium onderdelen.