8 häufige Stanzfehler bei Motorblechen und deren Lösungen

Das Stanzen von Motorblechen ist ein grundlegender Fertigungsprozess, der die magnetische Leistung, den Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit von Elektromotoren bestimmt, die in Elektrofahrzeugen, industriellen Systemen, Haushaltsgeräten und Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien eingesetzt werden.

Da die Lamellen den magnetischen Kernpfad bilden, können Stanzfehler zu kostspieligen Folgeproblemen führen.

1. Entstehung der Klette

Gratbildung bezeichnet scharfe, erhabene Metallkanten, die auf dem Metall zurückbleiben. MotorlaminierungÄußere Profile, innere Schlitze oder Löcher nach dem Stanzen, verursacht durch unvollständiges Abscheren und übermäßige plastische Verformung beim Eindringen des Stempels und der Trennung im Schneidprozess.

Ursachen:

• Falsches Stempel-Matrizen-Spiel:Zu großes oder ungleichmäßiges Spiel führt zu unvollständigem Abscheren und erzeugt unerwünschte Metallvorsprünge.
• Abgenutzte Werkzeuge:Mit der Zeit stumpfen Stempel und Matrizen ab, was die Gratbildung aufgrund rauer Kanten verstärkt.
• Fehlausrichtung des Würfels:Eine zunehmende Fehlausrichtung der Werkzeuge führt zu ungleichmäßigen Schnittkräften.
• Instabile Presskraft oder Vibration:Schwankende Presskräfte beim Stanzen führen zu unregelmäßigen Scherungen.

Lösungen:

• Werkzeugspielraum präzise entsprechend der Materialstärke und -güte kalibrieren; empfohlene Spielwerte einhalten.
• Führen Sie regelmäßige Werkzeugschärfungs- und Austauschprogramme durch, um scharfe Schneidkanten zu erhalten.
• Vor Produktionsbeginn sollten hochpräzise Führungssysteme und Ausrichtungsprüfungen eingesetzt werden.
• Die Presskraft stabilisieren und Vibrationen mit Sensoren überwachen; die Einstellungen bei Auftreten von Unregelmäßigkeiten anpassen.

2. Rissbildung und Kantenbrüche

Rissbildung und Kantenbrüche zeigen sich als sichtbare Spalten oder mikroskopische Risse entlang der Laminierungskanten oder inneren Ausschnitte, typischerweise in der Nähe scharfer Ecken oder schmaler Zähne, wenn die lokale Materialspannung während des Stanzvorgangs die Duktilität übersteigt.

Ursachen:

• Unzureichende Schmierung:Fehlende oder unzureichende Schmierstoffe erhöhen die Reibung und die Kräfte beim Scheren von Metallen.
• Hohe Stanzgeschwindigkeit oder -kraft:Zu aggressive Pressparameter können die Duktilitätsgrenzen des Materials überschreiten.
• Scharfe Innenecken:Werkzeugkonstruktionen mit scharfen Radien erzeugen Spannungskonzentrationspunkte.
• Spröde oder wenig duktile Elektrostahlsorten:Bestimmte Werkstoffe sind weniger verformungstolerant.

Lösungen:

• Durch gleichmäßiges Schmieren der Streifenoberflächen werden Reibung und Scherspannung reduziert.
• Reduzieren Sie die Pressgeschwindigkeit und modulieren Sie die Kraft, insbesondere in Phasen mit hoher Verformung.
• Die Werkzeuggeometrie soll so umgestaltet werden, dass Abrundungen entstehen und scharfe Ecken entfernt werden.
• Wählen Sie Elektrostahlsorten mit ausgewogenen magnetischen und mechanischen Eigenschaften, um die Rissanfälligkeit zu verringern.

3. Dimensionsungenauigkeit

Maßungenauigkeiten entstehen, wenn gestanzte Bleche hinsichtlich Außendurchmesser, Bohrungsgröße, Schlitzbreite oder Zahngeometrie von den vorgegebenen Toleranzen abweichen. Dies ist auf kumulative Fehler während des progressiven Stanzvorgangs zurückzuführen und beeinträchtigt die Gesamtgenauigkeit des Kerns.

Ursachen:

• Fehlausrichtung des progressiven Stempels:Verschleiß und fehlerhafte Einrichtung führen zu einer kumulativen Maßabweichung über die verschiedenen Stanzvorgänge hinweg.
• Werkzeugdurchbiegung:Stempel oder Matrizen verbiegen sich unter Last aufgrund unzureichender Steifigkeit.
• Wärmeausdehnung:Die Wärmeentwicklung in den Werkzeugen während langer Produktionsläufe verändert kritische Abmessungen.
• Unregelmäßige Streifenfütterung:Ungenaue Indizierung führt zu verschobenen Merkmalen.

Lösungen:

• Führen Sie regelmäßige Überprüfungen der Werkzeug- und Maschinenausrichtung mithilfe von Präzisionslehren durch.
• Um die Durchbiegung zu minimieren, sollte die Werkzeugstruktur verstärkt und Werkzeugstähle mit höherer Steifigkeit in Betracht gezogen werden.
• Um die thermische Ausdehnung zu verringern, sollten Chip-Kühlsysteme oder kontrollierte Umgebungsbedingungen eingeführt werden.
• Setzen Sie servomotorbasierte Zuführsysteme mit geschlossener Regelung ein, um eine gleichmäßige Streifenpositionierung zu gewährleisten.

4. Oberflächeneindrücke und -markierungen

Oberflächenvertiefungen und -markierungen sind lokale Vertiefungen, Kratzer oder eingeprägte Muster auf Laminieroberflächen, die durch den Kontakt mit Verunreinigungen, rauen Werkzeugen oder unsachgemäßer Handhabung während des Stanzens, Zuführens oder der Zwischenschritte des Materialtransfers verursacht werden.

Ursachen:

• Ablagerungen oder Verunreinigungen:Fremdkörper, die zwischen Streifen und Matrize eingeschlossen sind, hinterlassen Abdrücke.
• Mangelhafte Oberflächenbeschaffenheit der Matrize:Raues oder zerkratztes Werkzeug überträgt Oberflächenfehler.
• Unsachgemäße Handhabung der Streifen:Abrutschen, Fallenlassen oder Stöße vor dem Stempeln führen zu Vormarkierungen.
• Falsche Schmierung:Zu viel oder ungleichmäßig geschmiertes Schmiermittel verursacht Reibungsspuren.

Lösungen:

• Halten Sie strenge Reinigungsprotokolle für Werkzeuge und Schleifmittelflächen ein, um Verunreinigungen zu entfernen.
• Polieren oder beschichten Sie die Werkzeugoberflächen, um einen reibungslosen Kontakt mit dem Material zu gewährleisten.
• Die Materialhandhabungsprozesse sollten optimiert werden, um Beschädigungen vor dem Stempeln zu minimieren.
• Die Schmierung sollte so dosiert werden, dass die Reibung minimiert wird, ohne Rückstände zu hinterlassen.

5. Verformung und Verzerrung

Verformung und Verzerrung beschreiben den Verlust der Ebenheit der Laminierung nach dem Stanzen, wobei die Teile Biegungen, Verdrehungen oder Kantenkrümmungen aufgrund ungleichmäßiger Spannungsentlastung, unausgeglichener Umformkräfte oder unzureichender Streifenunterstützung während des Stanzens aufweisen.

Ursachen:

• Ungleichmäßige Spannungsverteilung:Ungleiche Kräfte beim Stanzen erzeugen Eigenspannungen.
• Unzureichende Niederhalterkraft:Zu geringe Kraft führt zum Einknicken; zu viel Kraft verursacht eine Dehnung des Materials.
• Asymmetrische Werkzeugkonstruktion:Ungleiche Lastpfade verursachen ungleichmäßige Verformungen.
• Unzureichende Streifenunterstützung:Mangelnde Führung oder Unterstützung beim Stanzen erhöht die Verformung.

Lösungen:

• Ausgleich der Umformkräfte durch optimierte Werkzeugkonstruktion und korrekte Niederhaltereinstellung.
• Optimierung des Niederhalterdrucks durch Testwiederholungen und Kraftüberwachung.
• Die Lasten in den Formhohlräumen gleichmäßig verteilen, um asymmetrische Verformungen zu reduzieren.
• Die Streifenstützmechanismen müssen verbessert werden, um die Planheit während des gesamten Stanzvorgangs zu gewährleisten.

6. Beschädigung der Isolierbeschichtung

Beschädigungen der Isolierbeschichtung entstehen durch Kratzer, Abblättern oder lokales Entfernen von Isolierschichten aus Elektrostahl während des Stanzens, wodurch die elektrische Isolation zwischen den Schichten verringert wird. Häufige Ursachen sind abrasive Werkzeugoberflächen oder unkontrollierte Reibungsbedingungen.

Ursachen:

• Schleifmitteloberflächen:Raue oder korrodierte Matrizen zerkratzen die Isolierung.
• Übermäßige Reibung:Mangelnde Schmierung erhöht den abrasiven Kontakt zwischen Werkzeugen und Beschichtung.
• Interaktion mit Kletten:Vorhandene Grate können beim Handling oder Stanzen die Isolierung beschädigen.
• Verunreinigungen:Partikel, die sich in Werkzeugen oder Streifenoberflächen befinden, die in die Beschichtung eingeschnitten sind.

Lösungen:

• Tragen Sie Schutzbeschichtungen wie DLC (Diamond-Like Carbon) auf und polieren Sie die Werkzeugoberflächen.
• Die Schmierung muss präzise gesteuert werden, um die Reibung zu reduzieren und gleichzeitig überschüssige Rückstände zu vermeiden.
• Durch präzise Werkzeugspielraumeinstellungen ist eine strikte Gratkontrolle zu gewährleisten.
• Reinigen Sie die Stanzbereiche gründlich und tauschen Sie kontaminierte Werkzeuge umgehend aus.

7. Ungleichmäßige Schlitzgeometrie

Ungleichmäßige Nutgeometrie bezeichnet Abweichungen in Nutbreite, -tiefe oder Zahnprofil über die Lamellen hinweg, die typischerweise durch Werkzeugverschleiß oder -verformung verursacht werden und die Spuleneinführung erschweren sowie die Wicklungskonsistenz bei der Statormontage verringern.

Ursachen:

• Progressiver Werkzeugverschleiß:Kritische Merkmale der Nutenbildung verschleißen schneller als Schneidkanten.
• Probleme mit der Stanzsteifigkeit:Dünne oder flexible Stempel verformen sich unter Belastung.
• Falsche Freigängigkeitseinstellungen:Zu geringe oder zu große Stempel-Matrizen-Spiele verzerren die Form.
• Materialdickenvariation:Eine ungleichmäßige Materialstärke führt zu einer ungleichmäßigen Schlitzbildung.

Lösungen:

• Verwenden Sie verschleißfeste Werkzeugmaterialien (z. B. Hochleistungsstähle oder Beschichtungen).
• Um die Durchbiegung zu verringern, sollten kritische Stanzstellen mit Rippen oder Stützen verstärkt werden.
• Prüfen und justieren Sie das Werkzeugspiel entsprechend dem Materialzustand und der Materialstärke.
• Prüfen Sie das eingehende Bandmaterial vor der Zuführung in die Pressen auf Gleichmäßigkeit der Dicke.

8. Rückfederung und elastische Erholung

Rückfederung und elastische Erholung beschreiben die Tendenz von gestanzten Blechen, nach dem Umformen teilweise in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren, insbesondere in gebogenen oder umgeformten Bereichen, was nach der Entlastung zu Abweichungen von der beabsichtigten Geometrie führt.

Ursachen:

• Hohe Elastizität von Elektrostahl:Dünne Stähle federn nach dem Umformen deutlich stärker zurück.
• Unzureichender Werkzeugausgleich:Die Stanzwerkzeuge sind nicht darauf ausgelegt, das Rückfederungsverhalten zu berücksichtigen.
• Schnelles Entladen:Schnelles Auslösen der Presse erhöht die elastische Rückstellkraft.
• Falsche Formradien:Scharfe Biegungen verstärken den Rückfederungseffekt.

Lösungen:

• Um die elastische Rückfederung auszugleichen, sollte eine Rückfederungskompensation in die Werkzeugkonstruktion integriert werden.
• Die Umformgeschwindigkeiten in kritischen Biegungen müssen kontrolliert werden, um die Rückprallkräfte zu reduzieren.
• Nutzen Sie Umformsimulationssoftware, um die Rückfederung vorherzusagen und die Werkzeuggeometrie zu optimieren.
• Führen Sie gegebenenfalls sekundäre Präzisionsumformverfahren durch.