Процес на коване в автомобилното щамповане: Прецизност и контрол на еластичното възвръщане

Накратко

The процес на клеймение при автомобилно щанцоване е високопрецизна технология за студено формоване, при която листовият метал се компресира между пуансон и матрица с междинен интервал, значително по-малък от дебелината на материала. За разлика от стандартното гъване във въздуха, клеймението принуждава метала да тече пластично, ефективно премахвайки вътрешните напрежения и намалявайки еластичното връщане почти до нула. Този процес изисква огромна тонажност — обикновено 5 до 8 пъти повече от стандартното формоване — за създаване на структурно твърди елементи с тесни допуски, като фасове, ребра за заздравяване и калибрирани ъгли.

Какво е клеймението при автомобилно щанцоване?

В основата си коването се определя от специфично механично състояние: зазорината между пуансона и матрицата е по-малка от дебелината на ламарината, която се оформя. Докато стандартните операции за щанцоване огъват или разтеглят метала, коването активно го компресира. Тази компресираща сила е достатъчна да надвиши границата на пластичност на материала, предизвиквайки пластично течение което принуждава метала да се оформи напълно по формата на полостта на матрицата, подобно на течност.

Този механизъм отличава коването от други методи за оформяне. При "огъване във въздуха" пуансонът натиска метала в V-образна матрица, без да достига дъното, като оставя крайния ъгъл зависещ от еластичното възстановяване. При коването върхът на пуансона прониква в метала зад неутралната ос, намалявайки дебелината на материала в точката на контакт. Това действие усилва повърхността и усъвършенства зърнестата структура, като резултатът е детайл, който не само е изключително прецизен по размери, но често е и структурно по-силен в областта на коването.

Терминът "затворен матричен процес" често се използва за описване на тази среда. Тъй като метала е затворен и под налягане, той не може да избяга, което го принуждава да запълни всяка подробност на инструменталната оснастка. Затова коването е предпочитаният метод за създаване на сложни елементи върху автомобилни компоненти, изискващи абсолютна повтаряемост, като електрически контакти и прецизни скоби за сензори.

"Убийственото приложение": Намаляване на остатъчната деформация и прецизност

Най-важното приложение на процес на клеймение при автомобилно щанцоване е управлението на остатъчната деформация. Високопрочните стомани, използвани в съвременните шасита на превозни средства, са известни с това, че се връщат към първоначалната си форма след премахване на формовъчното натоварване, което причинява значителни проблеми при сглобяването.

Калибрирането решава този проблем, като „калибрира“ огъването. Когато пуансонът компресира радиуса на огънат елемент (например фланец), той отстранява възникналите опънни и натискови напрежения по време на фазата на огъване. Като неутрализира тези вътрешни сили, метала губи своята „памет“ за равното положение и се фиксира в калибрирания ъгъл.

Данни от индустрията подчертават ефективността на този подход. При сложни автомобилни фланцове пружинирането може да причини отклонения до 3 мм, което е недопустимо при роботизирана заваръчна сглобка. Прилагането на операция по калибриране върху радиуса на огъване може да намали тези отклонения до ±0,5 мм допуск . Тази прецизност прави калибрирането незаменимо при производството на части с критично значение за безопасността, където геометричната точност е задължителна.

Калибриране срещу Тисково оформяне срещу Дъно

Често се наблюдава объркване между коването, тисането и дънното огъване, но те са различни процеси с различни инженерни изисквания. В таблицата по-долу са изброени основните разлики за автомобилните инженери:

Докато релief създава издадени или вдлъбнати елементи предимно за засилване (като тези при топлинни екрани) или за идентификация, но не променя вътрешната структура на материала толкова рязко, колкото чеканката. Пълно натискане (Bottoming) е компромисно решение – листът се притиска към матрицата, за да се зададе ъгъл, без обаче да се достигне екстремният компресионен поток, характерен за истинската чеканка.

Параметри на процеса и изисквания за инструменти

Осъществяването на чеканката изисква здраво оборудване, способно да прилага огромни сили. Формулата за изчисляване на усилието при чеканката е агресивна: инженерите често изчисляват необходимото усилие като 5 до 8 пъти усилието, необходимо за гъване във въздуха . Това оказва огромно напрежение върху пресата и инструментите. Може да се наложи използването на 600-тонна преса за чеканка на сравнително малки площи от дебела стомана за автомобилни конструкции.

Конструиране на инструменти и хидростатично заключване

Инструментът за класоване трябва да се произвежда от висококачествена закалена инструментална стомана, за да издържа на напукване под компресионно натоварване. Критично значение при проектирането има смазването. Тъй като класоването е процес с затворен инструмент, прекомерното прилагане на смазка може да доведе до хидростатично заключване . Тъй като течностите са несвиваеми, уловеното масло може да попречи на инструмента напълно да се затвори или дори да го разбие под налягане. Необходимо е строго дозирано, минимално смазване.

Значението на огъваемостта на пресата

Самата преса трябва да е изключително огъваема. Всяко огъване на основата на пресата или на буталото ще доведе до неравномерно класоване и следователно до непостоянна дебелина на детайлите. За производители, които преминават от прототипиране към масово производство, проверката на капацитета на пресата е от решаващо значение. Компании като Shaoyi Metal Technology преодоляват тази пропаст, като предлагат прецизни услуги по штамповка с възможности за преси до 600 тона, осигурявайки изпълнението на операции по класоване с висока товароподемност с Точност, сертифицирана по IATF 16949 за критични компоненти като ръчни лостове и подрамки.

Често срещани приложения в автомобилната индустрия

Освен простите „монети“ или медальони, процесът на коване е от съществено значение за функционалността на много системи в превозните средства. Чести приложения включват:

• Конструкционни скоби: Коването на радиусите на огъване на дебели монтажни скоби осигурява ъгли точно 90 градуса, което позволява безпроблемно подравняване при закрепване с болтове по време на сглобяването.
• Електрически контакти: В батерийните системи на ЕП и сензори коването създава напълно равни, уплътнени чрез пластична деформация повърхности на контактите, които подобряват проводимостта и устойчивостта на износване.
• Прецизни шайби: Коването се използва за изработване на фасовани ръбове на шайби и разстоятелни междуелементи, като се премахват остри задръжки и се създава навлизане за здравите елементи.
• Изглаждане на задръжките: След операция по изсичане ръбовете могат да бъдат изковани, за да се изглади зоната на скъсване, като частта става безопасна за обработка без вторична тромбелиране.

Прецизността е стандарт

Начинът на изработване остава златният стандарт за постигане на високоточни геометрии при штамповката в автомобилната индустрия. Въпреки че изисква по-голяма тонаж и по-скъпи инструменти в сравнение с просто оформяне, предимството от премахнатия ефект на връщане и прецизност, готова за сглобяване, няма аналог. За инженерите, проектиращи следващото поколение шасита и компоненти за безопасност, овладяването на процеса на начинаване не е просто опция — то е задължително изискване за отговаряне на съвременните стандарти за качество.

Често задавани въпроси

1. Каква е основната разлика между начинаване и релефно тъкане?

Основната разлика се крие в движението на материала и дебелината. Начинаването компресира метала за намаляване на дебелината му и предизвикване на пластично течение, осигуряващо висока прецизност, докато релефното тъкане разтяга метала, за да създаде издадени или вдлъбнати дизайни, без значително променяне на плътността или вътрешната структура на материала.

2. Колко тонаж е необходим за начинаване?

Коването изисква много висока сила, като обикновено се нуждае от 5 до 8 пъти по-голяма тонаж от този при стандартното гъвкане във въздух. Точната сила зависи от якостта на материала при опън и от повърхнината, която се кове, но често налягането надвишава значително границата на пластичност на материала, за да се осигури постоянна деформация.

3. Премахва ли коването еластичния връщане?

Да, коването е един от най-ефективните методи за премахване на еластичното връщане. Чрез компресиране на материала зад границата му на пластичност, коването премахва остатъчните вътрешни напрежения, които причиняват метала да се върне в първоначалната си форма. Това позволява производството на детайли с изключително малки ъглови допуски, често в рамките на ±0,25 градуса.