Накратко

Честите дефекти при штамповане на автомобили са несъвършенства, които възникват по време на процеса на формоване на метала и най-често включват гънки, пукнатини, отскок и заострени ръбове. Тези дефекти обикновено се появяват поради няколко основни причини: неправилни настройки на пресата, износени или неправилно подредени инструменти и нееднородности в самия материал на листовия метал. Отстраняването на тези коренни причини е от решаващо значение за производството на висококачествени компоненти с точни размери и за избягване на скъпоструващи прекъсвания в производството.

„Големите три“ дефекта при штамповане: гънки, пукнатини и отскок

В света на штамповането на автомобилни метали три дефекта се отличават с честотата си и влиянието им върху качеството на детайлите: гънки, пукнатини и отскок. Разбирането на отделните причини и характеристики на всеки един от тях е първата стъпка към ефективно предотвратяване и разрешаване. Всеки от тези дефекти сочи към специфично дисбаланс между силите и материалните свойства в процеса на штамповане.

Бръчки са вълнообразни или набръчкани неравности, които се появяват на повърхността на дадена част, особено в фланшове или извити области. Според експерти по симулация на процеса на стригане , набръчкването възниква, когато компресионните деформации причиняват огъване или застъпване на листовия метал. Това често се случва, когато силата на стегване на матрицата или държателя на заготовката е недостатъчна, което позволява прекалено много материал да навлиза неуправляемо в полостта на матрицата. По-тънките материали обикновено са по-склонни към набръчкване, тъй като имат по-малка структурна устойчивост към тези компресионни сили.

Се разделя , известни също като разкъсвания или пукнатини, представляват противоположния проблем. Те възникват, когато листовият метал се разтяга над границите на формируемостта му, което води до напукване или разкъсване. Този дефект показва, че материала е надхвърлил своята пределна якост на опън. Чести причини са прекалено остри радиуси на матрицата, излишно голяма сила на държача на заготовката, която ограничава теча на материала, или избор на материал с недостатъчна дуктилност за операция на дълбоко изтегляне. Определянето на диаграмата за граница на формоване (FLD) за даден материал е от решаващо значение за прогнозиране и предотвратяване на такива повреди.

Връщане след извиване е по-деликатен, но не по-малко сериозен дефект, при който металната част еластично се връща към форма, леко различна от геометрията на матрицата, след отстраняване на налягането при формоването. Това явление е особено характерно за високоякостни стомани (HSS) и напреднали високоякостни стомани (AHSS), които притежават по-висока степен на еластичност. Както е отбелязано от Анализа на Die-Matic , ако не се отчете, отскокът може да доведе до значителни размерни неточности, които засягат начина, по който частите пасват една в друга при окончателната сглобка на превозното средство.

Отстраняването на тези основни дефекти изисква стратегически подход. При гофрирането основното решение е увеличаване на силата на държача на заготовката, за да се постигне по-добър контрол върху движението на материала. При пукнатините решенията включват оптимизиране на геометрията на инструмента, например увеличаване на радиусите при изтегляне, за да се намали концентрацията на напрежение, или избор на по-пластичен материал. За противодействие на еластичното възстановяване (спрингбек), инженерите често използват компенсация чрез инструмент, при която матрицата е проектирана да 'прекомерно огъва' детайла, като предвижда еластичното възстановяване, така че той да заеме правилната крайна форма.

Чести повърхностни и ръбови несъвършенства: Заострени ръбове, пукнатини и несъответствия

Освен основните дефекти при формоване, редица повърхностни и ръбови несъвършенства могат да наруши качеството, безопасността и функционалността на щампосаните автомобилни части. Проблеми като заострени ръбове, повърхностни пукнатини и несъответстващи си ръбове често сочат към проблеми с поддръжката на инструментите, подравняването или самия процес на рязане. Въпреки че понякога се считат за незначителни, тези дефекти могат да причинят сериозни проблеми при автоматизираната сглобяване и да повлияят на цялостната издръжливост на крайния продукт.

Заешки опашки са заострени, издадени ръбове от излишна материя, които остават върху детайл след операция на рязане, изрезка или пробиване. Според Franklin Fastener , най-честата причина е затъпен режещ ръб на щампа или неправилно разстояние между пробойника и матрицата. Когато разстоянието е твърде голямо или ръбовете са износени, металът се разкъсва, вместо чисто да се отреже. Тези заострени издатини могат да попречат на сглобяването на частите, да създадат опасности за техниците и дори да се отчупят, превръщайки се в замърсители в чувствителни системи.

Повърхностни пукнатини се различават от пълните разделяния, наблюдавани при дълбокото изтегляне. Това са по-малки, локализирани пукнатини, които може да не проникват напълно през дебелината на материала, но въпреки това представляват структурна слабост. Често те се появяват при използване на материал с ниско качество на повърхността или поради локални концентрации на напрежение по време на формоването. Неправилната сила на държача на заготовката също може да допринесе, като създава опън, който води до микропукалини по повърхността на детайла. Тези дефекти могат да бъдат критични, тъй като с течение на времето те могат да се разпространяват поради вибрации и напрежение, което води до ранно разрушаване на компонента.

Несъответстващи ръбове възникват, когато отрязаните или оформените ръбове не са правилно подравнени, което води до неравна или стъпчеста повърхност. Този дефект обикновено е признак за неправилно подравняване на инструмента, при което горната и долната част на матрицата не са напълно синхронизирани. Той може също да бъде причинен от неправилен ъгъл на огъване или неподходящо подаване на материала. Несъвпадащи ръбове могат да попречат на частите да се сглобят правилно, което води до зазори, тракане и слаби структурни връзки в крайната сглобка.

Предотвратяването на тези повърхностни и ръбови дефекти силно зависи от строг контрол на процеса и поддръжка. Превантивният подход винаги е по-ефективен и по-малко скъп от отстраняването на последиците след възникването им. Ето няколко ключови метода за предотвратяване:

1. Въведете стриктен график за поддръжка на инструментите: Редовно проверявайте и заточвайте всички режещи ръбове на пуансони и матрици, за да се предотвратят изкъртвания. Осигурете правилния разтвор между пуансон и матрица според типа и дебелината на материала.
2. Проверете подравняването на инструмента и пресата: Постоянно проверявайте подравняването на матричния комплект в пресата, за да се избегнат несъвпадащи ръбове. Износените насочващи пинове и втулки трябва незабавно да се заменят.
3. Контрол на силата на държача на заготовката: Калибрирайте и следете силата на държача на заготовката, за да се осигури достатъчна стойност за предотвратяване на набръчкване, но без да е толкова голяма, че да причинява повърхностни пукнатини или раздирания.
4. Избиране на висококачествени материали: Работете с проверени доставчици, за да се гарантира, че ламарината има постоянна дебелина и чиста, без дефекти повърхност, подходяща за предвидената формовъчна операция.
5. Осигурете правилно смазване: Използвайте правилния тип и количество смазка, за да се намали триенето между матрицата и заготовката, което помага за предотвратяване на залепване, драскотини и повърхностни пукнатини.

Анализ на основната причина: Откриване на източника на повреди при штамповане

Въпреки че е важно да се идентифицират и отстранят отделните дефекти при штамповането, по-ефективна стратегия е да се разберат и решат техните основни причини. Повечето неуспехи при штамповането могат да бъдат проследени до няколко ключови области: самата оснастка, параметрите за контрол на процеса и суровините. Като се фокусират върху тези основни елементи, производителите могат да преминат от реактивен, проблемноориентиран режим към превантивен, насочен към предотвратяване на дефекти подход.

Проблеми с оснастката са основен източник на дефекти. Износени или счупени пуансони, тъпи режещи ръбове и неправилно настройване на матриците често са виновници. Например, както сочат множество експерти по штамповане, тъпият режещ ръб е пряка причина за образуването на burrs (израстъци). По сходен начин, скъсването на матрицата, макар и по-рядко, може да се случи при използване на неподходящи материали за оснастката или при прилагане на прекомерна сила. Точността и издръжливостта на матрицата са от първостепенно значение. Сътрудничеството с висококвалифицирани производители на матрици е от решаващо значение за успеха. Например, водещи производители като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. се специализира в производството на персонализирани шанц-матрици за автомобилна индустрия, като използва напреднали симулации и сертификат IATF 16949 за изграждане на висококачествени инструменти, проектирани да минимизират дефектите от самото начало.

Контрол на процеса е още една критична област. Неправилните настройки на пресата могат да предизвикат сериозни проблеми с качеството на производството. Както е отбелязано от Die-Matic , неподходящ тонаж (сила), скорост на хода или време на задържане директно могат да причинят дефекти като отскок, разтъняване и пукнатини. Неправилно подаване на материала може да доведе до нецентрирани части и несъответстващи ръбове. Недостатъчно или неподходящо смазване може да причини залепване и повърхностни драскотини. Тези параметри трябва да бъдат внимателно калибрирани за всяка конкретна задача и да се наблюдават през целия производствен цикъл, за да се осигури последователност.

И накрая, Несъответствия в материала може да въведе дефекти, дори когато инструментите и процесите са напълно оптимизирани. Промени в дебелината, твърдостта или химичния състав на ламарината от една руло на друга могат да доведат до непредвидими резултати. Процес, който работи безупречно за един партиден материал, може да причини гънки или пукнатини при следващия, ако свойствата на материала са се променили. Това подчертава важността от силни отношения с доставчици и проверка на постъпващия материал, за да се осигури последователност.

Въвеждането на програма за превантивно поддържане е най-ефективният начин за отстраняване на тези основни причини, преди те да доведат до дефекти. Здравата програма трябва да включва следното:

• Редовна проверка и обслужване на инструментите: Матриците трябва да се почистват, да се проверяват за износване и да се засичат през планирани интервали, а не само когато възникнат проблеми.
• Калибриране и наблюдение на пресата: Редовно проверявайте параметрите на пресата, като тонаж, паралелност и скорост, за да се гарантира, че остават в зададените допуски.
• Проверки на системата за смазване: Осигурете правилното функциониране на системите за смазване и прилагането на подходящо количество от правилния вид смазка.
• Сертифициране и тестване на материала: Изисквайте сертификати за материала от доставчиците и извършвайте извадкови проверки на постъпващите рулони, за да се потвърдят свойства като дебелина и твърдост.
• Обучение на операторите: Добре обучените оператори са първата линия на отбрана. Те трябва да притежават умения за правилна настройка на матрици, работа с материали и ранното откриване на възникващи дефекти, както подчертават източници като Keats Manufacturing .

От диагностика към превенция: проактивен подход

Успешното управляване на често срещаните дефекти при шанцоване в автомобилната промишленост изисква преход от просто идентифициране на дефекти към тяхното превантивно предотвратяване. Разбирането на взаимовръзката между инструментите, процесните параметри и качеството на материала е от основно значение. Дефектите като гънки, пукнатини и заострени ръбове не са случайни събития; те са симптоми на по-дълбоко лежащ проблем в производствената система. Чрез фокусиране върху анализ на основните причини и внедряване на строга превантивна поддръжка, производителите могат значително да подобрят качеството на детайлите, да намалят брака и да повишат общата ефективност.

Основните изводи са ясни: инвестирайте в качествени, прецизно проектирани инструменти; установете и поддържайте старателен контрол на процеса за всеки производствен цикъл; и изисквайте последователност в суровините. Дългосрочното ангажиране към редовна проверка на оборудването, поддръжка на матриците и непрекъснато обучение на служителите е основата на здрава система за контрол на качеството. В крайна сметка този превантивен подход не само решава текущите проблеми, но и изгражда по-устойчива и надеждна производствена среда за бъдещето.

Често задавани въпроси

1. Каква е най-честата причина за образуването на заострения (буркане) при метално щамповане?

Най-честата причина за образуване на заострения е затъпен режещ ръб на щамповия инструмент или пуансон. Друга честа причина е прекомерният люфт между пуансона и матрицата. Когато съществуват тези условия, метала се разкъсва или изтласква, вместо да бъде чисто отрязан, което оставя остър, издаден ръб по детайла.

2. Как може да се контролира ефектът на възвръщане при детайли от високоякостна стомана?

Контролирането на еластичното връщане, особено при високопрочни стомани, обикновено изисква комбинация от стратегии. Най-често срещаният метод е компенсиране на инструменталната оснастка чрез „прегъване“ на детайла, така че той еластично да се отпусне в желаната форма. Други техники включват предизвикване на положително разтягане в детайла, за да се увеличи неговата огъваща жесткост, или използване на процеси с няколко формовъчни стъпки за по-ефективно управление на напреженията.

3. Може ли неподходящ лубрикант да причини дефекти при штамповане?

Да, неправилната смазване е значима причина за множество дефекти при штамповане. Недостатъчното смазване може да доведе до увеличена триене, което причинява повърхностни дефекти като драскотини, захапвания и грапавост. То също може да допринесе за прекомерно нагряване, което може да повлияе както на инструментите, така и на свойствата на материала. Използването на неподходящ вид лубрикант също може да бъде неефективно или дори да реагира отрицателно с материала.