LPG-Zylinder-Industrie-Basisring, Präzisions-Metallstanzform, Stanzform

I. Einleitung Hochfester Stahl wird immer häufiger in der Fertigung verwendet, was die Anforderungen an Verschleißfestigkeit und Festigkeit von Stanzwerkzeugen erheblich erhöht. SKD11-Gesenkstahl ist aufgrund seiner hervorragenden Härte und Zähigkeit das bevorzugte Material für Stanzwerkzeuge aus hochfestem Stahl. In der tatsächlichen Produktion neigen die Schneidkanten von Stempeln und Matrizen zum Absplittern und das SKD11-Material weist eine unzureichende Verschleißfestigkeit auf. Die Optimierung der Schneidkantenstruktur und die Stärkung des SKD11-Materialprozesses sind der Schlüssel zur Lösung dieser Probleme und zur Verbesserung der Produktionseffizienz.

II. Optimierung der Schneidkantenstruktur in Stanzwerkzeugen aus hochfestem Stahl

1. Optimierung der Schneidkantengeometrie: Mithilfe der Finite-Elemente-Analyse (FEA) wurde der Stanzprozess simuliert, um die optimalen Schneidkantenparameter zu ermitteln. Beim Stanzen von hochfestem Stahl wurde der Schneidkantenwinkel auf 8 Grad -12 Grad, die Fase auf 0,2–0,5 mm und der Kehlradius auf 0,1–0,3 mm eingestellt, um die Stanzkraft zu verteilen, die lokale Spannungskonzentration zu verringern, ein Abplatzen der Schneidkante zu vermeiden und sicherzustellen, dass die gestanzten Teile eine gratfreie Oberfläche haben und die erforderliche Glätte aufweisen.

2. Multifunktionales Verbundschneidkantendesign: Basierend auf den Anforderungen des Stanzprozesses wird eine Verbundschneidkantenstruktur entwickelt, die Schneid-, Zieh- und Beschnittfunktionen integriert, wodurch mehrere Prozessschritte überflüssig werden und die Verarbeitungsgenauigkeit und Produktionseffizienz verbessert werden. Die Verbundschneide hat eine abgestufte Struktur, um den Materialflussweg zu optimieren, die Gratbildung zu reduzieren und sicherzustellen, dass die Maßtoleranz der Stanzteile innerhalb von ±0,02 mm liegt.

III. SKD11 Materialverstärkungsprozess

1. Präziser Wärmebehandlungsprozess: SKD11-Gesenkstahl wird einer Vakuumwärmebehandlung unterzogen. Die Abschrecktemperatur wird auf 1020–1050 Grad kontrolliert, 2–3 Stunden lang gehalten, mit Ölkühlung auf unter 150 Grad abgekühlt und dann 4–6 Stunden lang bei einer niedrigen Temperatur von 200–220 Grad angelassen, um eine gleichmäßige martensitische Struktur mit einer Härte von HRC58–62 zu erhalten, die Härte und Zähigkeit ausgleicht und Formverformung und Oxidation verhindert.

2. Oberflächenverstärkungsbehandlung: Bei einer Temperatur von 500-550 Grad wird 8{9}}12 Stunden lang ein Gasnitrierprozess angewendet, der eine 0,15–0,3 mm dicke Nitrierschicht bildet. Dadurch wird die Oberflächenhärte auf HV800 oder höher erhöht, wodurch der Kantenverschleiß beim Prägen reduziert wird. Bei hochpräzisen Formen wird eine DLC-Beschichtung mit einer Dicke von 0,005–0,01 mm aufgetragen, um den Reibungskoeffizienten zwischen der Form und dem hochfesten Stahl zu reduzieren, die Produktionsstabilität zu verbessern und Kratzer zu verhindern.

3. Laser-Abschreck- und Ultraschall-Vibrationstechnologie: Die Laser-Abschrecktechnologie wird zur lokalen Verstärkung der Schneidkante eingesetzt. Die Laserleistung beträgt 1000-1500 W und die Scangeschwindigkeit beträgt 5–10 mm/s, wodurch die lokale Härte der Schneidkante auf HRC62–65 erhöht wird. Durch die präzise Steuerung der Härteverteilung wird die Verschleißfestigkeit der Kante deutlich verbessert. Bei der ultraschallvibrationsunterstützten Bearbeitung beträgt die Vibrationsfrequenz 20–40 kHz, wodurch die Bearbeitungsspannung reduziert, die Oberflächenrauheit der Schneidkante verbessert und Bearbeitungsrisse verhindert werden.