De selectie van stempelmaterialen moet gebaseerd zijn op procesprestatie-indicatoren om een hoge stabiliteit, een laag defectpercentage en een goed aanpassingsvermogen van de matrijs tijdens het vormen te garanderen. De meest kritische indicatoren zijn de vloeigrens, rek, verhardingsindex, dikteoriëntatiecoëfficiënt en oppervlaktekwaliteit, die direct bepalen of een materiaal geschikt is voor een specifiek stempelproces. Hieronder volgt een systematische materiaalselectiemethode op basis van deze prestatie-indicatoren:
Correspondentie tussen kernprestatie-indicatoren en materiaalkeuze
Een lagere vloeigrensverhouding (σs/σb) is beter. Een lage vloeigrensverhouding duidt op een lage vloeigrens, hoge treksterkte, een groot plastisch vervormingsbereik en minder gevoeligheid voor scheuren.
Aanbevolen materialen: staal met laag-koolstofgehalte (bijv. SPCC, vloeigrens ongeveer 0,6), gegloeide aluminiumlegeringen (bijv. 5052-O).
Vermijd het gebruik: Hoog-staal (bijvoorbeeld 22MnB5) heeft een hoge rekgrens in koude toestand, waardoor het gevoelig is voor scheuren en warmvervormen vereist.
Hoe hoger de rek (δ), hoe sterker het vormingsvermogen. Uniforme rek weerspiegelt het vermogen van het materiaal om lokale insnoering tijdens het uitrekken te weerstaan, wat een directe invloed heeft op de grens van rekvervormingen (zoals dieptrekken).
Voorkeursmaterialen: rek > 30%, zoals zacht koper (C1020P, δ≈45%) en austenitisch roestvrij staal (SUS304, δ≈40%).
Opmerking: brosse materialen (zoals staal met een hoog-koolstofgehalte) hebben een lage rek en zijn alleen geschikt voor eenvoudig ponsen.
Hoe hoger de verhardingsindex (n-waarde), hoe beter het is voor complexe vervormingen. Een hoge n-waarde betekent dat het materiaal snel uithardt tijdens koude vervorming, wat lokale verdunning kan tegengaan en de vervorming uniformer kan maken.
Toepasbare scenario's: dieptrekken, multi-passeren.
Aanbevolen materiaal: austenitisch roestvrij staal (n≈0,5), superieur aan gewoon koolstofstaal met laag-gehalte (n≈0,2). Een hogere plaatdikte-oriëntatiecoëfficiënt (r-waarde) is gunstiger voor dieptrekken.
Een hogere r-waarde geeft aan dat het materiaal gemakkelijk vervormd wordt in de vlakke richting en moeilijk te verdunnen is in de dikterichting, waardoor het risico op breuk afneemt.
Typische toepassing: dieptrekken van carrosseriepanelen.
Aanbevolen materialen: koud-gewalst laag-koolstofstaal (r > 1,5), IF-staal (interstitieel staal).
Een kleinere vlakke oriëntatiecoëfficiënt (Δr) van de plaat is beter.
Een kleinere Δr duidt op een zwakke anisotropie, wat resulteert in een uniforme vervorming van het materiaal in verschillende richtingen en het vermijden van oorvorming (ongelijke randen van diep-getrokken delen).
Bij voorkeur: volledig gegloeide koud-gewalste plaat, Δr < 0,1.
Hoge eisen aan de oppervlaktekwaliteit: glad en vrij van defecten-. Het oppervlak moet vrij zijn van scheuren, roestvlekken, krassen of oxidehuid; anders zal er spanningsconcentratie optreden, wat leidt tot scheuren en beschadiging van de mal.
Aanbeveling: Koud-gewalste plaat is superieur aan warm-gewalste plaat vanwege het gladdere oppervlak en de dichtere structuur.
Diktetoleranties moeten nauwkeurig en uniform zijn. Grote afwijkingen in de dikte hebben invloed op de aanpassing van de matrijsspeling, wat kan leiden tot bramen, flitsen of schimmelschade.
