Oorzaken van persfouten (bramen, deuken) en waarneming van defecten en doorsneden (breukvlakken)
Persen wordt op grote schaal gebruikt bij de massaproductie van allerlei producten. Vooral met de vooruitgang van de elektronische besturing van auto's in de afgelopen jaren zijn er eisen gesteld aan een nog grotere nauwkeurigheid, duurzaamheid en betrouwbaarheid van niet alleen de carrosserieën van voertuigen en glijdende onderdelen, maar ook van de elektrische onderdelen, die steeds kleiner worden en dichter op elkaar worden geïnstalleerd, en van de metalen onderdelen voor elektronische apparatuur.
In dit gedeelte wordt een overzicht gegeven van veelvoorkomende persfouten, de oorzaken en wat eraan kan worden gedaan. Ook worden toepassingsvoorbeelden gegeven van onze 4K digitale microscoop waarmee de verfijning en efficiëntie van het waarnemen van defecten van doorsneden zoals breukvlakken worden verbeterd. Deze voorbeelden zijn belangrijk bij het testen, ontwerpen en maken van prototypen voor onderzoek en ontwikkeling en bij de inspecties die in het kader van de kwaliteitsborging worden uitgevoerd.
- Oorzaken van en tegenmaatregelen voor persfouten
- Voorbeelden van het waarnemen van doorsneden en van defecten op geperste producten
- Een 4K digitale microscoop die onontbeerlijk is voor de R&D, het ontwerp en de kwaliteitsborging van geperste producten
Oorzaken van en tegenmaatregelen voor persfouten
Manieren van persen
Bij het persen wordt het materiaal door het uitoefenen van druk op verschillende manieren in de gewenste vorm gebracht, meestal met behulp van een matrijs en een stans. Hieronder staan manieren van persen.
- Afknippen: het materiaal wordt vormgegeven (gesneden) door het uitoefenen van een kracht die groter is dan de breukgrens.
- Buigen: het materiaal wordt gebogen door het uitoefenen van trekkracht aan de ene zijde en van drukkracht aan de andere zijde.
- Dieptrekken: het materiaal wordt vormgegeven door het uitoefenen van trekspanning.
- Compressie: het materiaal wordt vormgegeven door het uitoefenen van compressiekracht.
Oorzaken van en tegenmaatregelen voor veelvoorkomende persfouten
In dit gedeelte wordt een overzicht gegeven van veelvoorkomende persfouten, de oorzaken en wat eraan kan worden gedaan. Het is moeilijk om alle fouten volledig en voortdurend te voorkomen vanwege factoren zoals de eigenschappen van het materiaal, het ontwerp en de verwerkingsprincipes. Het is echter van belang het rendement zoveel mogelijk te verbeteren door tegenmaatregelen te nemen waardoor het aantal fouten kleiner wordt.
- Bramen
- Oorzaak: bramen ontstaan bijvoorbeeld doordat de ruimte (speling) tussen de stempel en de matrijs te groot is tijdens het afknippen.
Tegenmaatregel: zorg ervoor dat 1/2 tot 1/3 van de plaatdikte het afgeknipte oppervlak is en dat dit gelijkmatig is.
Structuurafbeeldingen van de dwarsdoorsneden van het materiaal na afknippen met verschillende spelingscondities worden hieronder weergegeven met uitleg van de namen en kenmerken van de onderdelen.
- Sprongverval: oppervlak dat is glad geworden door materiaal dat eroverheen is getrokken.
- Afgeknipt oppervlak: glanzend oppervlak met verticale strepen. Er zijn subtiele krasjes, veroorzaakt door het stanssnijden tijdens het afknippen en door de wrijving tussen het restmetaal en het materiaal.
- Breukvlak: vergeleken met het afgeknipte vlak is dit een ruwer oppervlak dat is weggescheurd, waardoor het oppervlak uiterst oneffen is.
- Braam: een ruige, oneffen rand aan materiaal. Grote bramen kunnen zorgen voor defecte producten als gevolg van onvoldoende nauwkeurigheid bij het passen van onderdelen en voor veiligheidsproblemen zoals verwondingen door scherpe bramen.
- Plaatdikte
Een eenvoudige stelling: hoe groter de speling, des te groter de braam. Ook de vorm en afmetingen worden minder nauwkeurig door problemen zoals kromtrekken ten gevolge van de extractiedruk. Te weinig speling daarentegen veroorzaakt een secundair afknipvlak (A in de afbeelding rechts) aan de andere kant van het breukvlak, waardoor bramen als metaalhaartjes ontstaan.
De grootte van een braam wordt uitgedrukt als de dikte van de basis ervan (A in deze afbeelding) of als de hoogte ervan (B in deze afbeelding).
- Terugvering
- Oorzaak: na het buigen werken de restdrukspanning en de trekspanning in het materiaal tegen elkaar in, waardoor het bewerkte onderdeel terugbuigt in de richting van zijn oorspronkelijke vorm.
Tegenmaatregelen: buig tot een diepere hoek dan de bedoeling is of voeg een slagplaat of een ingekeepte groef toe aan de stans.
- Plooien
- Oorzaak: dit doet zich voor wanneer drukkracht wordt uitgeoefend op de flens tijdens het dieptrekken.
Tegenmaatregel: gebruik plooi-onderdrukking via de dieptrekvoorwaarden om een gelijkmatige belasting op het materiaal uit te oefenen. Naast vaste plooi-onderdrukking is er ook beweegbare plooi-onderdrukking waarbij gebruik wordt gemaakt van de kracht van een veer of een matrijskussen.
- Barsten
- Oorzaak: het materiaal gaat scheuren wanneer de trekkracht tijdens het dieptrekken groter is dan de breukgrens.
Tijdens het buigen kunnen in het gebogen deel breuken, barsten en scheuren ontstaan ten gevolge van de walsrichting van het materiaal of de afmeting van de buigbreedte.
Tegenmaatregelen: verminder bij dieptrekken de druk van de plooi-onderdrukking of maak de kromming van de matrijs glad om de vervormingsweerstand te verlagen. Zorg er bij het buigen voor dat de buiglijn en de walsrichting van het materiaal loodrecht op elkaar staan of stel de buigbreedte in op ten minste acht maal de plaatdikte.
- Ophoping van metaalafval (de oorzaak van deuken en krassen)
- Oorzaak: dit is een verschijnsel waarbij metaalafval (dat uit de matrijs moet worden verwijderd) zich aan de stans vasthecht als gevolg van factoren zoals vacuümdruk, oliefilms en magnetisme na extractieverwerking. Ophoping van metaalafval is de oorzaak van defecten zoals deuken en krassen op het materiaal en kan ook de matrijs beschadigen.
Tegenmaatregelen: installeer een uitstoterpin op de stans om een fysieke afstand tussen het metaalafval en de stans te creëren. Andere methoden zijn het ontluchten bij de punt van de stans, het maken van een groef in de stans en daar lucht in blazen en het vanuit de onderkant afzuigen van het metaalafval. Het is wellicht ook mogelijk om de mate waarin metaalafval zich aan de stans hecht, te verminderen door de viscositeit van de gebruikte olie te verlagen of door een groef in de stans te maken om het contactoppervlak van de olie te verkleinen.
Voorbeelden van het waarnemen van doorsneden en van defecten op geperste producten
Persfouten kunnen soms worden voorkomen door goed op te letten in de fabriek. In de beginfasen van onderzoek en ontwikkeling, keuze van materiaal en ontwerp van product en matrijs moet worden gestreefd naar verbeteringen door zoveel mogelijk tests te herhalen en prototypen te ontwerpen. Bij de kwaliteitsborging is het ook van belang de oorzaken van defecten van door persen vervaardigde metalen onderdelen te onderzoeken en deze onderdelen te verbeteren.
Daarom is bij al deze stappen gedetailleerde waarneming van defecten met een optische microscoop van cruciaal belang.
Zo kan bijvoorbeeld met een optische microscoop in detail worden nagegaan of de bewerkingsomstandigheden van het snijgedeelte tijdens het afknippen correct waren en of bramen aan deze omstandigheden kunnen worden toegeschreven. Anderzijds zijn bewerkte metalen onderdelen driedimensionaal, waardoor die moeilijk zijn waar te nemen omdat het lastig is om het beeld in het hele zichtveld scherp in beeld te krijgen en omdat de oppervlakteruwheid en de reflectiecoëfficiënt binnen hetzelfde zichtveld variëren.
In dit gedeelte worden de voordelen van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks aangestipt en worden voorbeelden gegeven van het met deze microscoop zeer nauwkeurig waarnemen van oppervlakteverschillen zoals sprongverval, afgeknipte oppervlakken en breukvlakken van de dwarsdoorsnede van een geperst product en van de vormgeving van defecten zoals bramen en deuken.
Zeer nauwkeurige waarneming van doorsneden van geperste producten (schuin sprongverval, afgeknipte oppervlakken, breukvlakken)
Aan de hand van de dwarsdoorsnede van een afgeknipt persproduct kan worden nagegaan of de speling tussen stempel en matrijs in overeenstemming is met de verhouding tussen het afgeknipte oppervlak en de plaatdikte, de bewerkingskwaliteit en de oorzaken van bramen. De oppervlaktegesteldheid zoals de putjes en projecties, de ruwheid en het patroon varieert voor sprongverval, afgeknipte oppervlakken en breukvlakken die in de dwarsdoorsnede voorkomen. Bovendien heeft elk onderdeel weliswaar dezelfde kleur en een laag contrast, maar varieert de lichtreflectie, zodat het moeilijk is de algehele oppervlaktegesteldheid waar te nemen, omdat bijvoorbeeld bij sommige onderdelen schittering optreedt.
De 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks is voorzien van eigenschappen die zowel een hoge resolutie als een grote scherptediepte opleveren, zoals een telecentrische HR-lens en een 4K CMOS-beeldsensor, waardoor deze microscoop een uitzonderlijke resolutie heeft. Zo kunnen er duidelijke beelden worden vastgelegd waarbij de volledige dwarsdoorsnede scherp in beeld wordt gebracht, zelfs wanneer dezelfde dwarsdoorsnede een afwisselende oppervlaktegesteldheid heeft.
Met het speciaal ontworpen optische systeem, de 4K CMOS-beeldsensor en de Optical Shadow Effect-modus, een nieuwe waarnemingsmethode waarmee de verlichting wordt gecombineerd, en het analyseren van verplaatsingen (contrast) die zijn vastgelegd met verlichting vanuit meerdere richtingen, kunnen microscopisch kleine onregelmatigheden op oppervlakken en een andere oppervlaktegesteldheid duidelijk en met hoog contrast worden waargenomen. Beelden in de Optical Shadow Effect-modus kunnen worden gecombineerd met kleurinformatie voor het visualiseren van de diepte- en hoogtegegevens met verschillende kleuren.
Met de VHX-reeks kan er zo op eenvoudige manier geavanceerd worden waargenomen, waardoor de waarneming en evaluatie van dwarsdoorsneden, wat normaal gesproken veel tijd kost om de omstandigheden in te stellen, veel sneller worden uitgevoerd.
Volledig scherpgestelde waarneming van microscopisch kleine bramen
Ook al zijn de bramen op geperste producten klein, ze zijn hard en scherp, zodat die het product minder veilig kunnen maken. Bramen kunnen tijdens de assemblage van onderdelen blijven haken, waardoor de assemblagelijn kan komen stil te liggen met alle gevolgen van dien.
Bij het onderzoek naar de oorzaak van een braam is de belangrijkste informatie de basis en de punt ervan, maar het is moeilijk om beide aspecten duidelijk en tegelijk in een totaalbeeld waar te nemen met optische microscopen omdat bramen driedimensionaal en microscopisch klein zijn, wat betekent dat het slechts mogelijk is om tijdens de waarneming een deel ervan tegelijk in beeld te brengen.
Met de geavanceerde optische technologie en het geavanceerde waarnemingssysteem van de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks kunnen driedimensionale doelen worden waargenomen met op eenvoudige wijze vastgelegde beelden die in het hele zichtveld scherp in beeld worden gebracht.
De lens, de 4K CMOS-beeldsensor en de ringverlichting, die voor een hoge resolutie en een grote scherptediepte zorgen, maken het mogelijk om zelfs bramen van metaalhaartjes waar te nemen met zeer nauwkeurige 4K-beelden waarbij de gehele braam van de basis tot de punt scherp in beeld wordt gebracht.
Het totaalbeeld van een defect kan in één oogopslag worden waargenomen met een zeer nauwkeurig beeld, waardoor de workflow van het zoeken naar de oorzaak via waarnemen enorm wordt geoptimaliseerd.
Contrastrijke waarneming van deuken en andere microscopisch kleine defecten
Kleine deukjes en microscopisch kleine krasjes veroorzaakt door opgehoopt restantmateriaal, en soortgelijke beschadigingen zijn nauwelijks te zien tegen de achtergrond als het materiaal metaal is. Daarom was het soms moeilijk om de omstandigheden te bepalen en waren er situaties waarin deze deukjes en krasjes niet goed konden worden opgespoord, ook al werd er tijd besteed aan aanpassingen.
Met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks hoeven er geen omstandigheden handmatig te worden bepaald. Met slechts één druk op een knop kan de gebruiker het beeld selecteren dat het meest geschikt is voor het waarnemen vanuit de multiverlichtingsfunctie, waarmee automatisch de omnidirectionele verlichtingsgegevens worden opgehaald. Zelfs na het selecteren van een beeld worden de beelden met andere verlichtingscondities automatisch opgeslagen, zodat onder verschillende omstandigheden kan worden waargenomen zonder dat het monster opnieuw op de objecttafel hoeft te worden gelegd.
Met de Optical Shadow Effect-modus, een nieuwe waarnemingsmethode waarmee contrastrijke beelden gemakkelijk kunnen worden vastgelegd zonder dat er een moeizaam in te stellen vacuüm voor nodig is, kunnen zelfs microscopisch kleine deukjes met contrastrijke en duidelijke beelden worden waargenomen.
Een 4K digitale microscoop die onontbeerlijk is voor de R&D, het ontwerp en de kwaliteitsborging van geperste producten
Alhoewel waarnemingen van dwarsdoorsneden en microscopisch kleine defecten van geperste producten lastig zijn en zelfs bij ervaren gebruikers veel tijd vergen om de staat ervan vast te stellen vanwege factoren zoals de karakteristieke glans van de metalen materialen waarvan deze producten zijn gemaakt, kunnen deze waarnemingen met de 4K digitale microscoop uit de VHX-reeks snel en eenvoudig worden uitgevoerd.
Zeer nauwkeurige 4K-beelden die met behulp van diverse functies zijn verkregen, verbeteren de verfijning en efficiëntie van de waarneming die van vitaal belang is voor onderzoek en ontwikkeling, ontwerp en verbetering van producten en matrijzen, en de kwaliteitsborging in geval van productstoringen.
Klik op de onderstaande knoppen voor aanvullende informatie of vragen over de VHX-reeks.
