Азотни пружини в щанци: Ръководство за инженерите за сила и прецизност

Накратко

Азотни пружини в штамповъчни форми са хидравлични компоненти под високо налягане, които използват инертен азотен газ, за да осигурят значителна сила в компактен цилиндър, надминавайки възможностите на традиционните механични спирални пружини. Като осигуряват постоянно налягане по цялата дължина на хода, те значително подобряват качеството на детайлите и намаляват физическите размери на формата.

За производителите на автомобили и промишлени изделия основното предимство се крие в тяхната плътност на силата и дълготрайност. За разлика от спиралните пружини, които се уморяват и губят първоначалното натоварване, азотните пружини осигуряват незабавна контактна сила и могат да се настройват според точните изисквания за товароносимост, което ги прави стандарт за съвременното металоштамповане с висок обем.

Основи: Механизъм и функция в штамповъчни форми

В основата си азотен газов вретен работи като затворена система, съдържаща под налягане азотен газ, бутален прът и специализиран цилиндър. Когато пресата се затваря, буталото компресира газа, съхранявайки потенциална енергия, която се освобождава при отварянето на пресата. Този механизъм позволява значително по-висока плътност на силата в сравнение с механичните алтернативи, което означава, че малък газов вретен може да прилага същата сила като много по-голяма спирална пружина.

Изборът на азот не е случаен; той е инертен газ , което е от решаващо значение за дълголетието на компонента. Както посочва Special Springs , инертният характер на азота предотвратява окисляването и корозията вътре в цилиндъра, осигурявайки стабилност на вътрешните уплътнения и смазочните масла дори при интензивната топлина, генерирана от бързи процеси на штамповка. Ако се използва кислород или компресиран въздух, комбинацията от масло и топлина може да доведе до възпламеняване или бързо разрушаване на уплътненията.

В типична щампова матрица тези пружини се поставят между плочите на матрицата — често във фиксиращата или отнемаща плоча — за да задържат листовия метал здраво на място, преди шанц-пробивът да докосне материала. Тази функция „задържане на плочата“ е жизненоважна. Тя предотвратява гънене или скъсване на метала по време на процеса на изтегляне. Тъй като азотните пружини предлагат настройяемо налягане , инженерите могат да настроят точно силата на задържане, просто регулирайки газовото налягане — гъвкавост, която механичните пружини не могат да осигурят.

Ключово сравнение: Азотни газови пружини срещу механични спирални пружини

Преходът от механични спирални пружини към азотни газови пружини често се мотивира от нуждата от по-голяма прецизност и икономия на пространство. Въпреки че спиралните пружини са евтини и прости, те страдат от линейна сила-деформация — оказват много малка сила при началния контакт (предварително натоварване) и достигат пиковата сила само при пълно компресиране. Азотните пружини, напротив, осигуряват сила, близка до максималната, веднага след контакт.

Ограниченията на пространството често са решаващ фактор. В сложните автомобилни матрици "височината на затваряне" (пространството, което е налично, когато матрицата е затворена) е на първо място. Един азотен цилиндър често може да замени кластер от 510 пружини на намотка, което драстично намалява обема на матрицата. Това позволява повече станции в прогресивна матрица или просто по-малък, по-лек инструмент, който е по-евтин за работа и съхранение.

Освен това надеждността е основен отличител. Спринцовете на катушите могат да се счупят непредсказуемо, изпращайки метални фрагменти в инструмента и причинявайки катастрофални щети. Азотните пружини, когато се поддържат правилно, се износват постепенно. Модерни дизайни от производители като Готова технология те са с "запечатани" системи и плаващи стъбла, които устоят на странични натоварвания, осигурявайки милиони удари, преди да е необходимо преобразуване.

Ръководство за подбор: Изчисляване на изискванията за сила и удар

Изборът на правилната азотна пружина изисква прецизна инженерна математика. Целта е да се постигне баланс между необходимата удерживаща сила, наличното пространство и капацитета на пресата. Често използваният подход за определяне на необходимия брой пружини е да се раздели общата нужна сила на максималната сила, която може да осигури избран диаметър на пружината.

Изчисляване на хода

Според насоките за приложение от Harslepress , никога не трябва да избирате пружина с дължина на ход, точно равна на хода на матрицата. Необходима е безопасна маржа, за да се предотврати достигането на буталото до дъното, което води до незабавен отказ.

• ФОРМУЛА: Минимален ход = Ход на матрицата + 10% безопасна маржа.
• Пример: Ако ходът на вашата матрица е 50 мм, не използвайте пружина от 50 мм. Изберете пружина с поне 55 мм ход (често закръгляйки нагоре до стандартен модел от 60 мм или 63 мм).

Разпределение на силата

Не е достатърно просто да се отговаря на изискването за обща сила; силата трябва да бъде равномерно разпределена по цялата повърхност на налагане, за да се предотврати килване или заклинване. Инженерите обикновено се придържат към стандарти ISO или VDI (като VDI 3003), за да се осигури съвместимост. При модернизация може да се наложи да се избере серия „компактна“ или „свръхкомпактна“, ако височината на матрицата е ограничена, макар че тези модели често имат по-кратки максимални ходове в сравнение със стандартните ISO модели.

Монтаж, поддръжка и стандарти за безопасност

Безопасността е от най-висше значение при работа с високонатиснати цилидри. Азотената пружина е ефективно съд под налягане, и неправилното ѝ обращение може да бъде опасно. Най-важното правило при монтаж е да се осигури достатъчна дълбочина на гнездото, за да се поддържа циливричното тяло. Като правило, дълбочината на гнездото трябва да бъде поне 50% от дължината на касетата за да се осигури стабилност и перпендикулярност.

Най-добри практики за монтаж

1. Перпендикулярност: Пружината трябва да бъде монтирана под 90 градуса спрямо контактната повърхност. Дори лек ъгъл може да предизвика странично натоварване и преждевременно износване на уплътненията.
2. Клирънс: Запазете разстояние в джоба от 0,5 мм до 1,0 мм. Тясна посадка може да доведе до заклинване на цилиндъра при топлинно разширение по време на работа.
3. Дренаж: Ако матрицата използва тежки смазки, уверете се, че джобовете имат канал за дренаж. Хидростатичното налягане от задържани течности може да смачка цилиндъра.

Демонтажът представлява най-високия риск. Никога опитайте се да отворите газова пружина, без първо напълно да сте отпомпали азотния газ. Повечето производители включват специален клапан за дефлация или винт. Както препоръчва Harslepress, използвайте шестограмен ключ, за да бавно натиснете клапана (с посоката му далеч от вас), докато спре всичко свистене, преди да премахнете каквито и да било фиксиращи пръстени.

Водещи производители и взаимозаменяемост

Пазарът се обслужва от няколко установени производителя, включително DADCO , Hyson , Kaller , и Special Springs . Много от тези марки спазват стандарта ISO 11901, който позволява известна степен на взаимозаменяемост. Например, пружина от серията ISO често може да бъде заменена с еквивалентен модел от Kaller или Hyson, без да се модифицира джобът на матрицата, което опростява поддръжката при глобални штамповъчни програми. DADCO ISO серия пружина често може да бъде заменена с еквивалентен модел от Kaller или Hyson, без да се модифицира джобът на матрицата, което опростява поддръжката при глобални штамповъчни програми.

Въпреки че външните размери могат да са идентични, вътрешните технологии като системи за уплътняване и водене на буталото варирират. Патроните на DADCO UltraPak картриджи и системите на Ready Technology Design-Tite са собствени разработки, предназначени да удължат живота на устройството в замърсени штамповъчни среди. Търговските екипи трябва да балансират първоначалната цена срещу "разходите на ход" — по-евтина пружина, която излиза от строя на всеки 500 000 цикъла, е значително по-скъпа от премиум модел с ресурс от 2 милиона цикъла, ако се има предвид просто прекъсване на производството.

След като се финализират инструмите и компонентите, фокусът се прехвърля към производството. За производителите, които преоформят мащаба от прототипиране към масово производство, партньорстването с опитен доставчик на щампиране е от решаващо значение за ефективното използване на тези технологии. Ускорете производството на вашия автомобил с комплексните решения за щампиране на Shaoyi Metal Technology , които използват напреднали стандарти за инструменти, за да осигурят прецизни компоненти като контролни ръчки и подрамки. Експертите им премостяват пропастта между избора на компоненти и високотомашабно производство, сертифицирано по IATF 16949.

Заключение

Азотните газови пружини революционизираха индустрията на металната штамповка, като отделиха силата от обема. Те позволяват на инженерите да проектират компактни форми с висока производителност, които произвеждат по-качествени частици с по-малко отпадъци. Като разберат основите на плътността на силата, спазват строги протоколи за безопасна инсталация и избират авторитетни марки, съответстващи на стандарта ISO, производителите могат значително да намалят простоите и да удължат живота на инструментите си.

Първоначалните инвестиции в азотна технология носят дивиденти чрез последователно високо качество на продуктите и намалено поддръжване. Независимо дали се модернизира стара механична форма, или се проектира нов инструмент за стъпково производство, азотната газова пружина е незаменим актив в съвременното производство.

Често задавани въпроси

1. Мога ли директно да заменя спирални пружини с азотни газови пружини?

Да, но изисква пресмятане. Не можете просто да ги размените едно към едно само въз основа на размер. Трябва да изчислите общата сила, осигурена от спиралните пружини, и да изберете азотни пружини, които да съответстват на тази сила. Често са необходими по-малко азотни пружини, за да свършат работата на много спирални пружини, което може да изисква модифициране на натисковата плоча на матрицата, за да се разпредели силата равномерно.

2. Колко често трябва да се презареждат азотните газови пружини?

При добре поддържана матрица азотните пружини могат да издържат милиони цикли без нужда от презареждане. Въпреки това, малка загуба на налягане (приблизително 10% годишно) е нормална. Препоръчва се проверка на налягането по време на рутинни интервали за поддръжка на матрицата, обикновено на всеки 6 до 12 месеца, в зависимост от обема на употребата.

3. Каква е разликата между самостоятелните и свързаните системи?

Самостоящата пружина функционира независимо със собствения си вътрешен газов заряд. Свързаната система свързва няколко пружини чрез тръбопроводи към панел за управление и външен резервоар. Свързаните системи ви позволяват да наблюдавате и регулирате налягането на всички пружини едновременно отвън на пресата, което е идеално за големи автомобилни матрици, изискващи чести настройки на налягане.