En packning, en tätning och en elektrisk isolerdetalj har olika funktion i den färdiga produkten, men samma tillverkningsproblem. En mjuk eller seg materialskiva ska skäras till en exakt kontur utan att deformeras på vägen. Stansning löser uppgiften snabbt och med låg styckkostnad, förutsatt att verktyget konstrueras efter materialet och inte bara efter ritningen.
Materialet bestämmer skärprincipen
Materialgrupperna beter sig olika under eggen.
Elastomerer som EPDM, NBR och silikon komprimeras framför skäreggen och återhämtar sig efter stansningen. Det ger ofta en lätt konkav snittyta och en avvikelse från nominellt mått. Hur stor avvikelsen blir, och åt vilket håll den går, beror på hårdhet, tjocklek, eggens geometri, verktygets skick, pressinställning och mätmetod.
Cellgummi och skum trycks ihop innan snittet går igenom. Snittet sker alltså i komprimerat tillstånd, och detaljen expanderar när trycket släpper. Skillnaden mellan fri och komprimerad tjocklek behöver vara känd innan verktyget konstrueras.
Filmer, fiberbaserade skivor och styva laminat beter sig annorlunda än gummi och skum. Tunna filmer av PET eller polyimid kan töjas under stansningen eller få grader i kanten. Fiber- och flerskiktsmaterial som presspan kan i stället fransa, spricka eller delaminera om eggen är sliten eller understödet ojämnt.
Hårdhet och tjocklek påverkar skärgeometri och understöd
Hårdhet anges normalt som Shore-hårdhet, mätt med durometer. ISO 48-4 definierar fyra skalor: A för gummi i normalområdet, D för hårda gummin, AO för mjuka och cellulära material samt AM för tunna provkroppar. Vilken skala som avses spelar roll i dialogen med verktygstillverkaren, eftersom Shore A 40 och Shore AO 40 inte beskriver samma hårdhet.
Praktiska följder:
- Mjuka material kräver vanligtvis en skärgeometri som begränsar kompressionen framför eggen. Den exakta fasvinkeln väljs utifrån hela materialuppbyggnaden, tjockleken och stansprocessen, inte utifrån Shore-värdet i sig.
- Hårdare gummin och material i Shore D-området kräver högre kraft. Då blir stålets tjocklek och höjd begränsande, eftersom en tunn linje kan vika sig i sidled i tjockt material.
- En spetsigare egg sänker skärkraften men blir känsligare för slitage och kantskador. Valet är en avvägning mot serielängd och önskad kantkvalitet.
- Stansplattan under materialet påverkar kanten mer än många räknar med. En sliten eller ojämnt nedslagen platta ger varierande snittdjup över verktygsytan. Kontroll och åtgärd i form av omslipning, planing, vändning eller byte hör därför till det återkommande processunderhållet.
Toleransen sätts på ritningen
ISO 3302-1 anger toleransklasser och toleransvärden för formade, extruderade och kalandrerade produkter av homogent gummi. Standarden är inte utformad som en generell toleranstabell för konturmått som stansats ur skiva, och bör inte användas så utan uttrycklig överenskommelse mellan parterna. Toleranserna för en stansad packning behöver anges på ritningen, tillsammans med hur måttet ska kontrolleras.
Det sista ledet glöms ofta. En mjuk gummidetalj deformeras av mättrycket, så ett skjutmått och en optisk mätning ger olika svar på samma detalj. Ange mätmetod, och gärna konditionering i form av tid och temperatur mellan stansning och mätning, eftersom elastomerer relaxerar efter bearbetning. ISO 23529 beskriver generella rutiner för förberedelse, mätning och konditionering av gummiprovkroppar, och fungerar som utgångspunkt även när mätrutinen ska definieras för en stansad detalj.
Flerskiktsmaterial och kiss-cut
Många packningar levereras med självhäftande baksida. Då ska ytskiktet och limmet skäras igenom medan bärarfilmen förblir sammanhängande. Skärdjupet kan styras genom höjdskillnaden mellan linjerna i verktyget i kombination med pressens inställning. Andra maskintyper reglerar i stället bladutsprång, anvilspalt eller skärdjup digitalt.
Ett och samma verktyg kan innehålla skärlinjer med olika höjd, där vissa skär genom hela materialuppbyggnaden och andra stannar före, eller endast mycket ytligt i, bärarfilmen. Marginalen är liten. Kvarvarande tjocklek i bäraren behöver vara repeterbar över hela verktygsytan, annars faller detaljerna av i förtid eller sitter fast vid applicering.
Isolerdetaljer ställer krav på kanten
För elektriska isolerdetaljer räcker det inte att konturen håller rätt mått. Fransning, grader, sprickor och delaminering kan försämra den lokala dielektriska hållfastheten och skapa ytor där krypströmmar kan uppstå. IEC 60664-1 behandlar luftavstånd, krypavstånd och fast isolering som skilda delar av isolationskoordinationen, så kravet på kanten behöver kopplas till detaljens material, spänning och tillämplig produktstandard snarare än formuleras som ett generellt avstånd.
Skivmaterial med fiberinnehåll eller flera lager är känsliga här. De gynnas av ren skjuvning mot ett plant och stabilt understöd snarare än av högre presstryck.
Verktygstyper och när de passar
Tre huvudalternativ används för den här typen av detaljer.
Stållinjestans
En tunnare skärlinje infälld i plywood. Den passar de flesta skivmaterial, har kort ledtid och låg verktygskostnad, och används från prototyp upp till medelstora serier.
Stansknivar
Stansknivar är helsvetsade och kraftigare. De väljs vid sega eller tjocka material och vid långa serier, där en infälld linje skulle förlora höjd eller vika sig i sidled.
Formverktyg
Formverktyg fräses i aluminium eller prototypmaterial och används när detaljen ska formas, inte bara skäras, exempelvis vid ljudabsorbenter och dynor.
Tillverkare av stansverktyg för industriella material hanterar normalt alla tre varianterna. Valet görs utifrån material, tjocklek, toleranskrav, detaljgeometri, maskintyp och serielängd. Minsta radier, smala bryggmått mellan konturer och håldiametrar i förhållande till materialtjockleken påverkar både verktygsval och uppnåelig tolerans.
Underlag som förkortar ledtiden
Ta med följande i förfrågan:
- material med beteckning, hårdhet och angiven skala, samt nominell tjocklek och tjockleksvariation
- om materialet har lim och bärarfilm, och om detaljen ska stansas genom hela materialuppbyggnaden eller endast till bäraren
- tolerans per mått, plus mätmetod och eventuell konditionering
- kritiska geometrier: minsta radie, smalaste bryggmått och minsta håldiameter i förhållande till tjockleken
- serielängd per order och per år
- maskintyp, bäddstorlek och tillgänglig presskraft
Med de uppgifterna kan verktyget konstrueras mot processen istället för att justeras i efterhand under provkörningen.
