Entallat en estampació metàl·lica automotriu: procés i regles de disseny

TL;DR

Notching en l'embutició automotriu és una operació precisa de cisallament utilitzada per eliminar material dels extrems exteriors d'una tira de xapa metàl·lica o d'un plec. A diferència del perforat intern, el tall exterior crea el perfil extern d'un component i és fonamental per a la matricial progressiu funcionalitat, on les "ranures de pas" controlen l'alimentació i alineació de la tira a través de la premsa. Aquest procés permet formar geometries complexes per a bastidors de vehicles, suports i reforços estructurals alliberant material que pot ser doblegat o estirat sense deformació.

Per als enginyers i professionals de compres, dominar els paràmetres del tall exterior—com ara jocs de tall, relacions amplada-gruix i radis de cantonada—és essencial per evitar defectes habituals com el desgast de l'estampa, vores en forma de burilles i fissures estructurals, especialment quan es treballa amb materials moderns Aços d'Alta Resistència Avançats (AHSS) .

El procés de tall exterior en l'embutició automotriu

En l'entorn d'alta producció de la fabricació d'automòbils, el notxat gairebé mai és una operació autònoma. Normalment s'integra en una seqüència de motlles progressius , on una bobina contínua d'acer s'alimenta a través d'una premsa que realitza múltiples operacions amb cada cop. Comprendre la mecànica del notxat és el primer pas per optimitzar la qualitat de les peces.

Mecànica del tall per cisallament

A nivell fonamental, el notxat és un procés de cisallament. Un punçó (l'eina masculina) força la xapa metàl·lica a entrar en una matriu (l'eina femenina). Quan el punçó entra en contacte amb el material, sotmet el metall a una tensió de cisallament fins que es produeix la fractura. La qualitat d'aquest tall està definida per la joc de tall joc entre punçó i matriu el 10% del gruix del material , encara que aquest valor variï segons la resistència a la tracció del material.

• Zona de cisallament: La part brillant i llisa del tall on el punçó penetra inicialment.
• Zona de fractura: La part més rugosa i angular on el metall finalment es trenca.
• Burr: La cresta afilada que queda a la vora inferior; els burrets excessius solen indicar una separació incorrecta o eines romes.

El Paper Clau de la "Ranura de Pas"

En matrius progressives, la ranura de pas (també anomenada ranura francesa o ranura lateral) compleix una funció logística vital. Crea una forma específica al cantell de la tira portadora per permetre als pilots mecànics localitzar amb precisió la tira a cada estació. Sense una ranuració de pas precisa, la tira s’alinearia malament mentre circula pel motlle, provocant col·lisions catastròfiques de l’eina o peces fora de tolerància. Això converteix l’estació de ranurat en un dels aspectes més importants del disseny de la distribució de la tira.

Directrius Clau de Disseny per a Ranures Automotrius

Dissenyar ranures resistents requereix complir restriccions d'enginyeria estrictes. Ignorar aquestes regles sovint condueix a fallades prematures de les eines o peces defectuoses. A continuació es detallen les directrius consensuades per a xapes metàl·liques automotrius estàndard (acer i aluminí).

Les regles d'or de la geometria de les esquerdes

Els enginyers han de compensar el desig de tenir una geometria ajustada amb els límits físics del material i de l'eina. Els paràmetres següents són estàndards de la indústria per garantir la fabricabilitat:

Consideracions avançades per a AHSS

Els cossos dels vehicles depenen cada cop més dels acers avançats d'alta resistència (AHSS) per reduir el pes mantenint la seguretat. Materials com els acers bifàsics (DP) o martensítics es comporten de manera diferent que l'acer suau. En fer ranures a l'AHSS, la càrrega d'impacte a les eines és significativament més elevada. Els dissenyadors haurien d'augmentar l'amplada mínima de la ranura a 1,5x gruix del material i utilitzar radis de cantonada generosos per evitar que la peça es fissuri durant esdeveniments de xoc o cicles de fatiga.

Desafiaments i solucions específiques per al sector automotriu

El sector de l'automoció exigeix una fabricació sense defectes a altes velocitats. Aquest entorn introdueix reptes únics que sovint les instal·lacions de fabricació estàndard no aconsegueixen abordar.

Extracció de trossos i gestió de rebuts

Quan es talla una muesca, la peça de metall eliminada (el tros) s'ha d'expulsar del motlle. En el punxonatge a alta velocitat, el buit creat pel punxó en retracció pot arrossegar el tros cap amunt sobre la cara del motlle, un fenomen conegut com a arrossegament de llengüetes si un tros cau sobre la banda, la següent passada de premsa l'empenta cap a la peça, creant defectes tipus "pímpols" o trencant el motlle.

Solucions:

• Espiers d'expulsió: Passadors amb molles interiors al punxó per empènyer físicament el tros cap avall.
• Motlles amb buit: Sistemes d'aspiració situats sota el bloc del motlle per retirar els trossos.
• Angles de cisalladura: Afilat d'un angle lleu a la cara del punxó per reduir el segell de buit.

Desgast d'eines en producció d'alta volumetria

Una tirada típica de conformació automotriu pot requerir centenars de milers de cops per mes. Les aceraments estàndard (com el D2) sovint es degraden massa ràpidament quan es tallen graus abrasius d'automoció. Actualment, els fabricants més destacats utilitzen Acers de metallúrgia de pols (PM) oR Punçons de carbure revestits amb TiCN (carbonitrur de titani) per allargar la vida útil i mantenir la qualitat del tall.

Connectant la prototipació i la producció massiva

Una de les fases més difícils en el desenvolupament automotriu és la transició des de prototips de baix volum a producció massiva. El prototipatge sovint utilitza tall làser (que no genera rebava ni tensió), mentre que la producció utilitza eines dures (que introdueixen tensió de cisallament). Aquesta discrepància pot provocar fallades imprevistes durant la validació.

Per reduir aquest risc, és fonamental col·laborar amb fabricants capaços de simular les condicions de producció des de les primeres etapes. Shaoyi Metal Technology especialitzat en cobrir aquesta llacuna, oferint solucions integral de punxonat que van des del prototipatge ràpid fins a la fabricació en gran volum. Amb precisió certificada segons IATF 16949 i capacitat de premsa fins a 600 tones, gestionen components clau com braços de control i subcossos, assegurant que la intenció d'enginyeria sobreviui la transició a la producció massiva.

Maquinària i Eines: Matrius Progressives vs. Matrius de Transferència

La selecció de la tecnologia de matriu canvia fonamentalment com s’executa el ranurat. La selecció correcta depèn de la complexitat de la peça i del volum anual.

Matrius progressives

En una matriu progressiva, l'operació de ranurat es realitza mentre la peça encara està unida a la tira de bobina. Els ranurs defineixen la forma de la peça pas a pas. Aquest és el mètode més eficient per a peces automotrius petites o mitjanes (suports, clips, connectors), ja que produeix una peça acabada amb cada cop. Tanmateix, la distribució de la tira matriu és complexa, i l'aproveitament del material pot ser inferior a causa de la necessitat d'una banda portadora.

Motlons de transferència

Per a peces més grans com panells de carroceria, pilars o travessers, es prefereixen motlles de transferència. Aquí, una xapa es talla (ranurat) a la primera estació i després es transfereix mecànicament mitjançant pinces robòtiques a les estacions següents. El ranurat en motlles de transferència s'utilitza sovint per xapes desenvolupades —creant la forma plana complexa necessària per formar una peça profundament embutida sense arrugaments. Els motlles de transferència permeten un millor aprofitament del material però funcionen a velocitats més lentes que els motlles progressius.

Enginyeria per a Precisió i Rendiment

El notching és més que simplement tallar metall; és una operació estratègica que determina l'eficiència de la línia d'estampació i la integritat estructural del component final del vehicle. Sigui optimitzant el pitch notch en un motriu progressiu o calculant els radis de cantonada per a suports d’AHSS, l’èxit rau en els detalls. Mitjançant l’adhesió a proporcions de disseny provades i la selecció dels partners adequats en eines capaços de suportar demandes d’alta tonelada, els enginyers automotrius poden assegurar que els seus dissenys no només siguin fabricables, sinó prou robusts per al camí que els espera.

Preguntes freqüents

1. Quina és la diferència entre tallar i notching?

Tot i que ambdós són operacions de tall, la diferència rau en el seu propòsit i geometria. Notching elimina una forma específica del vora exterior de la peça, sovint per facilitar el plegat o el muntatge. Retall és típicament una operació d’acabat utilitzada per tallar material excés (rebava) del perímetre d’una peça estirada o formada per aconseguir les seves dimensions finals.

2. Què defineix el procés de "notching" en la mecanització de metalls?

El notching és un procés de cisallament utilitzat per eliminar una porció de material del vora d'una xapa o tira metàl·lica. Es realitza mitjançant una premsa de punxonat on una eina de tall força el metall contra el vora d'una matriu, cisallant-lo per crear un perfil, relleu o espai lliure per a passos posteriors de conformació.

3. Per què és important la relació amplada-gruix en el notching?

La relació amplada-gruix és crítica per a la vida útil de l'eina. Una obertura de notching més estreta que el gruix del material (una relació inferior a 1:1) imposa esforços compressius excessius al punxon, provocant que es desviï o trenqui. Respectar la regla mínima de 1:1 assegura que l'eina actuï com un element de tall i no com una columna sota càrrega.