Waarom aluminiumcirkels de neiging hebben te barsten tijdens dieptrekken of draaien: oorzaken en volledige preventiegids

Invoering: Waarom ‘kraken’ het grootste knelpunt is geworden bij het vormen van aluminiumcirkels

Zoals de kookgerei en verlichtingsindustrie blijven verschuiven naar lichtgewicht metaalvervorming, diepgetrokken kookgereilichamen, binnenpotten voor snelkookpannen, reflectoren, lampenkappen, en voorraadvaten stellen steeds hogere eisen aan de vervormbaarheid van aluminiumcirkels. Echter, bij de dagelijkse productie, kraken, scheuren, overmatige oorgroei, sinaasappelschiltextuur, en randbreuk komen nog steeds veelvuldig voor. Deze defecten verlagen de opbrengst in veel fabrieken met 20-40%, waardoor de outputstabiliteit ernstig wordt aangetast.

Fabrikanten vragen dit vaak:

• Waarom presteren aluminium cirkels met dezelfde legering en dikte anders tijdens het vormen??
• Waarom hebben randen de neiging om eerst te barsten tijdens het dieptrekken??
• Waarom doet de boog (R-zone) plotseling barsten tijdens het draaien?
• Wat is de systematische methode om scheuren in materialen te elimineren?, gloeien, sterft, smering, en parametercontrole?

Dit artikel legt het uit in technische diepgang de mechanismen achter het kraken van aluminiumcirkels, de materiële oorzaken, procesgerelateerde oorzaken, en alomvattende oplossingen vanuit een end-to-end productieperspectief.

---

Deel 1 — Waarom barsten aluminiumcirkels tijdens dieptrekken of draaien?? (Mechanisme Analyse)

1. Materiaalgerelateerde oorzaken

1. Legeringssamenstelling bepaalt het vervormingsvermogen

Verschillende aluminiumlegeringen hebben een zeer verschillende rekbaarheid:

Hogere inhoud van Mn of Mg verhogen de sterkte maar verminderen de rek, waardoor scheuren waarschijnlijker wordt.
Dus:

• 1050/1060 zijn de beste legeringen voor dieptrekken
• 3003 is alleen bruikbaar bij goed gecontroleerd gloeien
• 5052 is met hoge sterkte maar riskant voor dieptrekken

---

2. Niet-uniforme mechanische eigenschappen (Ongelijke hardheid of dikte)

Er kunnen scheuren optreden wanneer:

• De interne spanningsverdeling is ongelijkmatig
• Dikteafwijking is groot
• De hardheid van de randen is aanzienlijk hoger dan die van het midden
• Er blijft sprake van koudverharding als gevolg van onvoldoende gloeien

De rand gebied is het meest voorkomende zwakke punt.

---

3. Grove of langwerpige korrels veroorzaken vroegtijdige scheurvorming

De korrelstructuur bepaalt de vervormbaarheid:

• Fijne korrels = uitstekende vervormbaarheid
• Grove korrels = hogere brosheid, gemakkelijker kraken
• Een sterke korreloriëntatie leidt tot oorbel, spanning concentratie, en scheuren

Typische metallurgische defecten die het risico op barsten vergroten:

• Grove korrels
• Langwerpige korrels
• Sterke rollende textuur
• Overmatige neerslag

---

2. Procesgerelateerde oorzaken

1. Overmatige tekenverhouding (DR)

Dieptrekverhouding (DR):
DR = blanco diameter / kop diameter

• Wanneer DR > 2.1, aluminium cirkels zullen zeer waarschijnlijk barsten.

---

2. Beperkte materiaalstroom = Geforceerd uitrekken = Scheuren

Barsten ontstaat wanneer metaal niet soepel in de matrijsholte kan stromen.

Veelvoorkomende redenen:

• Overmatige kracht van de planohouder
• Onvoldoende kracht van de planohouder (rimpels veroorzaken → later scheuren)
• Slechte smering (hoge wrijving → scheuren)

---

3. Onjuiste matrijsradius (R-waarde)

Een kleine R-hoek is de belangrijkste reden voor scheuren.

• Kleine matrijsradius → spanningsconcentratie → R-zone scheurt in 90% van gevallen
• Nauwe pons-matrijsspeling
• Abrupte overgangshoeken

Aanbevolen R-waarden:

---

4. Slechte smering veroorzaakt scheuren

Onvoldoende smering leidt tot:

• Krassen
• vreten
• Ernstige wrijving
• Scheuren in de R-zone of muren

Gebruik:

• Hogedruk-dieptrekoliën
• Glijmiddelen op grafietbasis
• Voedselveilige smeermiddelen voor kookgerei

---

5. Spin-gerelateerde krachtonbalans

Scheuren in het spinnen komen vaak voor in:

• R-zone
• Overgangsgebied van bodem naar muur
• Flensgebied

Oorzaken:

• Overmatige roldruk
• Te hoge voedingssnelheid
• Hoge plaatselijke verwarming → werkverharding
• Begindikte te dun

---

3. Apparatuurgerelateerde oorzaken

1. Slechte machineprecisie

• Excentrische ram
• Trillingen van machines
• Ongelijkmatige krachtverdeling
  → Barsten tijdens het vormen.

---

2. Versleten matrijzen of blanco houders

Slijtage introduceert:

• Bramen
• Krassen
• Gelokaliseerd grijpen van metaal

Dit leidt tot voortijdige scheurvorming.

---

Deel 2 — Hoe u scheuren kunt voorkomen tijdens het dieptrekken of spinnen

1. Materiaalcontrole (De belangrijkste factor)

1. Het selecteren van de juiste legering

Versterkte gemoederen (H14/H24) kan niet diepgetrokken zijn.
Gebruik O-temper alleen.

---

2. Correct gloeien (Lost op 80% van kraakproblemen)

Gloeidoel:

• Koudverwerkte verhardingen verwijderen
• Herstel de ductiliteit
• Breng mechanische eigenschappen in evenwicht

Aanbevolen:

Ondergegloeid:

• Hoge randhardheid
• R-zone scheuren
• Rolsporen

Overgegloeid:

• Grove korrels
• Sinaasappelschiloppervlak

---

3. Dikte- en hardheidscontrole

---

2. Die-optimalisatie

1. Correct R-Radius-ontwerp

Gebruik:

• Stempel R ≥ 4t
• Matrijs R ≥ 6t

Waarbij t = plaatdikte.

---

2. Correcte opruiming

Aanbevolen:

• 1.08–1,12t voor de eerste trekking
• 1.15-1,20t voor hertekenen

---

3. Gecontroleerde kracht van de blanco houder

• Te veel → beperkte doorstroming → scheuren
• Te weinig → kreukels → later scheuren

Maak waar mogelijk gebruik van hydraulische of CNC-gestuurde systemen.

---

3. Smering & Oppervlaktebehandeling

Goede smering vermindert wrijving met 3–5×.

Aanbevolen:

• Hogedruk-dieptrekoliën
• Grafiet smeermiddelen
• Voedselveilige oliën voor de productie van kookgerei

---

4. Optimalisatie van dieptrekparameters

---

5. Optimalisatie van spinparameters

---

6. Met behulp van “Voorvormen + Dieptrekken” Combinatie

Stappen:

• Voorrekken
• Voorbuigen
• Tekenen in twee fasen
• Tussentijds gloeien

Dit vermindert het scheuren door over 60%.

---

Deel 3 - Veelvoorkomende soorten kraken en hoe u ze kunt diagnosticeren

1. Rand kraken (Meest voorkomende)

Oorzaken:

• Hoge randhardheid
• Onvoldoende uitgloeien
• Dikte afwijking

Oplossingen:

• Hardheid van de rand testen
• Zorg voor een volledige uitgloeiing
• Verminder de kracht van de planohouder

---

2. R-zone-kraken

Oorzaak:

• Kleine R-straal
• Hoge wrijving
• Stressconcentratie

Oplossing:

• Verhoog dobbelsteen R
• Verbeter de smering
• Verlaag de tekensnelheid

---

3. Rechtlijnig kraken

Oorzaak:

• Sterke rollende textuur
• Verlenging van de korrel

Oplossing: Ga over op materiaal van betere kwaliteit.

---

4. Scheurvorming in het oppervlak van de sinaasappelschil

Oorzaak:

• Oververhitting
• Grove korrels

---

5. Draaiende scheuren in de overgangszone

Oorzaak:

• Onevenwichtige rolkracht
• Dunne startdikte

---

6. Flensscheuren

Oorzaak:

• Grote hoekovergang
• Onvoldoende dikte

---

Deel 4 — Complete oplossing op fabrieksniveau (Van spoel tot eindproduct)

1. Grondstof (Aluminium spoel)

Belangrijkste vereisten:

• Legering: 1050/1060-O, 3003-O
• Korrelgrootte: 50–100 μm
• Dikte tolerantie: ±0,01 mm
• Variatie in hardheid < 5HB

---

2. Reinigen en afdekken

• Olie verwijderen
• Kraspreventie
• Cirkelsnijden met hoge precisie

---

3. Gloeien

Ideaal:

• 380–420°C
• 4 uur weken
• Langzame afkoeling

---

4. Voorbereiding Voorbereiding

• Zelfs smering
• Vorm voorverwarmen
• Inspectie blanco houder

---

5. Dieptrekken

• Eerste trekkingsbesturing DR
• Ontharden vóór de tweede trekking
• Stel de kracht van de blancohouder nauwkeurig af

---

6. Spinnen

• Vormen in meerdere fasen
• Glad roloppervlak
• Extra verwarming indien nodig

---

7. Laatste inspectie

• Visuele inspectie
• Dikte in kaart brengen
• Hoogte vormen
• Uitbreidingstest

---

Deel 5 — Casestudies van techniek

Geval 1 — 3003 Aluminiumcirkels kraken in diepgetrokken kookgerei

Probleem:

• Randhardheid hoog met 10–15HB
• Ondergegloeid

Oplossing:

• Verhoog de uitgloeitijd
• Voeg tussentijds gloeien toe vóór de tweede verstrekking
• Verminder de kracht van de planohouder met 15%

Resultaat:

• Het scheurpercentage is verlaagd van 22% → 1.5%

---

Geval 2 — 1060 Cirkels barsten in het deksel van de snelkookpan

Probleem:

• Ongelijkmatige roldruk in de R-zone
• Begindikte te dun

Oplossing:

• Correcte roldrukcurve
• Vergroot de dikte 1.3 → 1.4 mm

Resultaat:

• Het scheurpercentage is verlaagd van 18% → 0.8%

---

Conclusie: Er is een strategie op systeemniveau vereist om cracking te elimineren

Scheuren tijdens het dieptrekken of spinnen worden niet door één enkele factor veroorzaakt. Het is het gecombineerde effect van:

• Materiële structuur
• Gloeiprecisie
• Sterven ontwerp
• Smering
• Procesparameters
• Nauwkeurigheid van apparatuur

Alleen als deze factoren samen worden geoptimaliseerd, kunnen fabrikanten een fundamentele oplossing vinden aluminium cirkel scheuren bij dieptrekken en de opbrengst aanzienlijk verhogen.