TL;DR

El arrugament en el punzonat de metall és causat principalment per tensions compressives circulars a la zona de la brida quan el diàmetre de la xapa es redueix fins al diàmetre del got. Quan el material no pot comprimir-se sobre si mateix, es corba.

El mètode de prevenció més eficaç és aplicar la Força del Retenidor de la Xapa (BHF) pressió adequada per limitar el flux de material sense provocar ruptures. Per a l'acer, una pressió d'aproximadament 2,5 N/mm² és la referència estàndard. Els controls secundaris inclouen l'ús de reglets d'estirat elements mecànics per restringir el flux en àrees complexes i assegurar-se que ràdios del motlle els radis d'embutició estiguin optimitzats (no massa grans) per mantenir la tensió. Els operadors haurien de prioritzar l'equilibri entre la resistència al flux i la relació límit d'embuts (LDR) del material.

La física de l'arrugament: per què el metall es corba

Per evitar eficaçment el formar plecs, els enginyers han de comprendre primer el mecanisme de inestabilitat compressiva . Durant l'estampació profunda, una xapa plana es transforma en una forma tridimensional. A mesura que el material flueix des del vora exterior de la xapa cap a la cavitat del motlle, la circumferència disminueix. Aquesta reducció obliga el material a comprimir-se tangencialment (tensió anular). Si aquesta tensió compressiva supera la tensió crítica d'alanceig del material, el metall forma ones o plecs, creant arrugues.

Aquest fenomen està regit per la Relació límit d'estirat (LDR) —la relació entre el diàmetre de la xapa i el diàmetre del punzó. Quan la xapa és massa gran en relació amb el punzó, la quantitat de material que «s'acumula» a la brida esdevé incontrolable, provocant un engrossiment sever. Si l'espai entre la cara del motlle i el portamotlle no es controla estrictament per acomodar aquest engrossiment (normalment permetent només un joc del 10-20% per sobre del gruix nominal), el material s'alancegarà cap a l'espai buit.

La formació de plecs es manifesta en dues formes principals: Plecs de brida (de primer ordre), que es produeixen a la zona situada sota el sujetador, i Plecs de paret (de segon ordre), que es produeixen a la regió sense suport entre el radi del motlle i el radi del punxó. Identificar on comença el plec és el primer pas en el diagnòstic: els plecs de brida suggereixen una pressió insuficient del sujetador, mentre que els plecs de paret sovint indiquen uns radis del motlle excessius o un mal ajust del material.

Solució principal: Optimització de la força del sujetador de fulla (BHF)

Les Portamatriu (o sujetador) és la variable de control principal per prevenir plecs. La seva funció consisteix a aplicar prou pressió a la brida per evitar l'abonyegament, alhora que permet que el material entri al motlle. Si la pressió és massa baixa, es formen plecs; si és massa elevada, el material es trenca (fractura) perquè no pot fluir.

Segons els estàndards del sector, la pressió específica requerida varia significativament segons el tipus de material. Una regla pràctica útil per a la configuració inicial és:

• Acer: ~2,5 N/mm²
• Al·legacions de coure: 2,0 – 2,4 N/mm²
• Aliatges d'alumini: 1.2 1.5 N/mm2

Els enginyers han de calcular la força requerida basant-se en l'àrea projectada de la flanges sota el lligador. És recomanable afegir un factor de seguretat d'aproximadament 30% a aquest càlcul durant la fase de disseny, ja que és més fàcil reduir la pressió sobre la premsa que generar més força de la que permet el disseny.

Per a peces complexes, la pressió uniforme sovint és insuficient. Utilitza configuracions avançades sistemes de pressió variable (cussos hidràulics o d'azot) que poden regular la força durant tot el moviment aplicant una pressió alta inicialment per ajustar la flangia i reduint-la a mesura que la part s'enfonsa per evitar el rascall. Utilització paratge oR blocs d'equalitzadors (blocs de parada) és fonamental per mantenir un espai precís que sigui lleugerament més gruix que el material, assegurant que el liant no simplement es tremoli la fulla, sinó que la retingui.

Controls de Disseny d'Eines: Cares de Tracció i Radis

Quan la pressió per si sola no pot controlar el flux de material—sovint el cas en peces automotrius no simètriques— reglets d'estirat són la solució tècnica necessària. Les cares de tracció són nervis elevats sobre el sujetador que obliguen el material a doblegar-se i desdoblegar-se abans d'entrar a la cavitat del motlle. Aquesta acció mecànica crea una força de restricció independent de la fricció, permetent un control precís del flux local.

La geometria del radi del motlle és igualment crítica. Un radi massa petit restringeix el flux i provoca esquerdes, però un radi que és massa gran redueix l'àrea de contacte i la tensió efectiva sobre la brida, fent que el material flueixi massa lliurement i provocant arrugues. El radi del motlle ha de ser perfectament polit i geomètricament exacte per mantenir el "punt òptim" de tensió.

A més, la rigidesa de l'eina mateixa té importància. Si la calç del motlle no és prou gruixut, pot flexionar-se sota la tonelada, creant una distribució de pressió desigual. Els pern guia han de ser prou robusts per evitar qualsevol moviment lateral de l'eina superior i inferior, cosa que provocaria espais desiguals i arrugaments localitzats.

Variables del procés: Lubricació i Selecció de Materials

La fricció és una espasa de doble full en el conformat profund. Tot i que lubricació és essencial per evitar gripades i esquinçaments, una lubricació excessiva (massa lliscament) pot empitjorar l'arrugament si la força del sujetador no s'augmenta per compensar-ho. El material flueix tan fàcilment que el sujetador no pot generar prou fricció per contenir les forces d'arrugament. Assegureu-vos que el lubricant s'apliqui de manera consistent i que les cambres estiguin fixades en posició.

Propietats del material també dicten la finestra del procés. Per a aplicacions d'acer inoxidable, substituint l'estàndard 304amb 304L pot millorar significativament la conformabilitat. L'304L té una resistència a la fluència més baixa (aprox. 35 KSI vs. 42 KSI per a l'304), cosa que significa que ofereix menys resistència al flux i s'endureix més lentament, reduint així la força necessària per mantenir-lo pla. Sempre cal verificar que el material brut estigui especificat com a "Qualitat per a Estampació Profunda" (DDQ) per minimitzar l'anisotropia.

Encara que el disseny sigui perfecte, la capacitat física del vostre soci de fabricació és un factor limitant. Per a components automotrius d'alta producció com braços de control o subcossos, la precisió és imprescindible. Fabricants com Shaoyi Metal Technology utilitzen premses amb capacitats dins de fins a 600 tones i certificació IATF 16949 per tancar la bretxa entre prototipatge ràpid i producció en massa. Col·laborar amb un especialista assegura que els càlculs teòrics de BHF coincideixin amb la capacitat real de l'equipament, evitant defectes abans que arribin a la línia de muntatge.

Llista de verificació per a la resolució de problemes: Un protocol pas a pas

Quan apareixen arrugues a la línia de producció, segueix aquest procés de diagnòstic sistemàtic per a aïllar la causa raíz:

1. Inspecteu la premsa: Comprova si hi ha un desgast o no paral·lelisme. Si el barret no és quadrat, la distribució de la pressió serà desigual.
2. Verifica les especificacions del material: L'espessor del material és constant? Mesura l'extrem de la bobina; variacions de fins a 0,003 polzades poden afectar l'espai de lligador.
3. Verifica els punts d'enfrontament: Els blocs d'atur estan ajustant la distància correcta? Si estan esgotades o lliures, el liant pot estar "expulsat" abans d'aplicar força a la fulla.
4. Ajustar BHF incrementalment: Augmenta la pressió del liant en petits passos. Si les arrugues persisteixen però comença a trencar, vostè ha reduït la finestra de procés massabusqueu per dibuixar les perles o canvis de lubricació.
5. Audit Lubricació: Comprovar si la barreja de lubricant és massa rica o s'aplica massa fortament a la zona de la brossa.
6. Examinar la superfície de l'eina: Busqueu irritants en les perles de tir o radius que puguin estar creant una resistència desigual.

Dominar el flux

Prevenir les arrugues no és eliminar la força, sinó gestionar-la amb precisió. Requereix un enfocament holístic que equilibri la física de l'estrès del cercle contra els controls d'enginyeria de la força del sostre blanc, la geometria de les eines i la selecció de materials. En tractar el procés d'estampatge com un sistema de variables que interactuen en lloc d'escales aïllades, els fabricants poden aconseguir parts d'estampatge profund consistents i sense defectes.

L'èxit es troba en els detalls: el càlcul precís de la pressió N/mm2, la col·locació estratègica de les perles de tir, i la disciplina per mantenir les condicions de premsa i de les eines. Amb aquests controls en el seu lloc, fins i tot les geometries més complexes es poden formar de manera fiable.

Preguntes freqüents

1.- El seu nom. Com calculo la força correcta del sostre en blanc?

El càlcul de base implica multiplicar l'àrea de la brisa (debaixo del liant) per la pressió específica requerida pel material. Per a l'acer suau, utilitzeu aproximadament 2,5 N/mm² (MPa). Sempre afegir un marge de seguretat (per exemple, + 30%) als requisits de capacitat de la premsa per permetre ajustos durant el test.

2. Pot causar arrugues un exces de lubricant?

Sí, és clar. El lubricant redueix la fricció, que és una de les forces que ajuda a contenir el flux de material. Si la fricció disminueix significativament sense un augment corresponent de la força del sostre en blanc, el material pot fluir massa lliurement a la cavitat del matís, el que porta a la bucking i arrugues.

3. Quina diferència hi ha entre arrugues i desgarraments?

Rompir-se i trencar-se són modes de fallida oposats. Les arrugues són causades per compressió excessiva i restricció insuficient del flux (material solt). La ruptura (separació) és causada per tensió excessiva i una restricció de flux massa gran (material estret). L'objectiu de l'estampador és trobar la "ventalla de procés" entre aquests dos defectes.