Co ve skutečnosti znamená konstrukce hlubokotažného nástroje pro přesnou výrobu

Když máte za úkol vyrábět hladké válcové nádoby, kyslíkové lahve nebo automobilové součásti s mimořádným poměrem hloubky ku průměru, stává se konstrukce hlubokotažného nástroje rozhodujícím faktorem úspěchu. Na rozdíl od běžného stříhání nebo ohybu kovu proces hluboké tažení přeměňuje plochý plech na duté trojrozměrné tvary prostřednictvím kontrolovaného plastického toku materiálu. Geometrie nástroje, kterou zadáte, určuje, zda se materiál rovnoměrně a hladce vtlačí do požadovaného tvaru, nebo zda se trhne v důsledku nadměrného namáhání.

Definice konstrukce hlubokotažného nástroje ve moderní výrobě

Co je to vlastně hluboká tažení? Je to operace tváření kovu, při které razník vtlačí plochý polotovar do dutiny nástroje a vytváří tak hloubku, jež převyšuje průměr součásti. Podle Výrobce , jedno z největších nedorozumění je, že kov se při tváření protahuje do tvaru. Ve skutečnosti hluboké tažení prováděné správně zahrnuje minimální protažení. Kov se ve skutečnosti zušlechťuje plastickým tokem, když tlakové síly tlačí materiál směrem dovnitř ke kalíšku.

Tento rozdíl má vliv na váš přístup k návrhu nástrojů. Navrhujete nástroje, které řídí kompresi a tok materiálu, nikoli jeho protažení. Každý poloměr, vůle a úprava povrchu ovlivňují, jak efektivně se kov přetvoří z plochého výstřižku do požadované geometrie.

Proč návrh nástroje určuje kvalitu dílu

Geometrie vašeho nástroje přímo ovlivňuje tři klíčové výsledky:

• Vzory toku materiálu - Poloměry kalíšku a matrice určují, kde se kov stlačuje a kde se protahuje
• Přesnost geometrie dílu - Vůle a vykružovací úhly určují rozměrovou konzistenci
• Výrobní efektivita - Správný návrh minimalizuje počet tažných fází a eliminuje nákladné dodatečné opravy

Vztah mezi polohou razníku a okrajem výstřižku je obzvláště důležitý. Kov v tlaku odolává toku. Pokud váš tažný razník stojí příliš daleko od okraje výstřižku, stává se komprese příliš velkou, odpor proti toku překračuje mez pevnosti v tahu a dochází k trhání v blízkosti špičky razníku.

Tažnost – vztah mezi průměrem výstřižku a průměrem razníku – je základním principem úspěšné hluboké tažení. Překročíte-li mezní tažnost vašeho materiálu, žádné množství maziva ani úprava síly lisu nezabrání selhání.

Tento technický referenční dokument poskytuje konkrétní parametry, vzorce a přístupy k odstraňování problémů, které potřebujete pro úspěšný návrh nástrojů. Ať už prozkoumáváte možnosti tažení pro vývoj nových výrobků nebo optimalizujete stávající nástroje, najdete zde praktické pokyny podložené ověřenými inženýrskými principy. Následující části pojednávají o mezích tažnosti podle materiálu, výpočtech velikosti polotovaru, specifikacích poloměrů, plánování víceetapových procesů a strategiích řešení vad, které promění vaše návrhy z teoretických konceptů na výrobně připravené nástroje.

Meze tažnosti a procenta redukce podle materiálu

Zjistili jste, že tažnost určuje úspěch operací hlubokého tažení. Jaké konkrétní limity však platí pro tažení oceli ve srovnání s tažením hliníku nebo nerezové oceli? Bez přesných číselných parametrů musíte pouze hádat. Tato část poskytuje přesné hodnoty, které potřebujete pro výpočet požadavků na etapování a pro zabránění porušení materiálu.

Maximální poměry tažení podle typu materiálu

Vzorec pro mezní poměr tažení (LDR) je jednoduchý:

LDR = D / d, kde D odpovídá průměru polotovaru a d odpovídá průměru razníku (vnitřnímu průměru kelímků)

Tento poměr udává, jak velký polotovar lze úspěšně tvarovat s konkrétní velikostí razníku. Podle Toledo Metal Spinning tento vzorec slouží jako výchozí bod pro určení počtu tažení potřebných k výrobě. Klíčovým poznatkem však je, že hodnoty LDR se výrazně liší mezi jednotlivými materiály.

Když proces tváření plechu překročí tyto meze, obvodové tlakové napětí přesáhne odolnost materiálu. Jak Macrodyne Press uvádí, pokud redukce při hlubokém tažení překročí mez materiálu, dojde k protažení nebo trhnutí polotovaru v oblasti nosu razníku. Odpor proti toku materiálu prostě překonává mez pevnosti v tahu.

Zde je, co potřebujete vědět o parametrech konkrétních materiálů:

Typ materiálu	Mezní poměr prvního tažení	Snížení pro následné tažení %	Doporučený práh žíhání
Nízkouhlíková ocel (ocelový plech pro hluboké tažení)	2,0 - 2,2	25 % - 30 %	Po kumulativním snížení 40 %
Nerezová ocel (304/316)	1,8 - 2,0	20 % - 25 %	Po kumulativním snížení o 30 %
Hliníkové slitiny (1100, 3003)	1,9 - 2,1	20 % - 25 %	Po kumulativním snížení o 35 %
Měděné slitiny (C11000, C26000)	2,0 - 2,3	25 % - 30 %	Po kumulativním snížení o 45 %

Vezměte na vědomí, že hluboké tažení nerezové oceli představuje nejnáročnější parametry. Vlastnosti zpevnění při deformaci znamenají nižší poměry prvního tažení a dřívější potřebu žíhání ve srovnání s uhlíkovou ocelí nebo mědí.

Výpočet procentuálních snížení pro vícestupeňové operace

Když celkový požadovaný stupeň snížení překračuje možnosti jediného tažení, budete potřebovat více stádií. Výpočetní postup následuje systematický přístup, který The Fabricator označuje jako nezbytný pro vyhnutí se trhání, vrásnění a povrchovým vadám.

Takto určíte procento redukce:

Redukce % = (1 - Dc/Db) × 100

Kde Dc odpovídá průměru kelímku a Db průměru výstřižku.

Představte si, že vyrábíte kelímek o průměru 4 palce z výstřižku o průměru 10,58 palce. Výpočet ukazuje, že je potřeba přibližně 62% celkové redukce. Protože mezní hodnoty prvního tažení obvykle dosahují maxima 50 % u většiny materiálů, budete potřebovat více stupňů.

Zvažte tento praktický příklad z Macrodyne Press :

1. První tažení - Použijte 50% redukci (LDR 2,0), čímž snížíte výstřižek o průměru 10,58 palce na mezihodnotu o průměru 5,29 palce
2. Druhé tažení - Použijte až 30% redukci (LDR 1,5) a dosáhnete průměru 3,70 palce
3. Třetí tažení - V případě potřeby použijte 20% redukci (LDR 1,25) pro finální rozměry

Protože cílový průměr 4 palce spadá mezi možnosti druhého tažení a velikost výstřižku, dva kroky úspěšně dokončí součást.

Jak tloušťka materiálu ovlivňuje tyto poměry

Silnější materiály obecně umožňují mírně vyšší tažné poměry, protože lépe odolávají boulení. Vyžadují však vyšší sílu přidržovací desky a pevnější nástroje. Tenké plechy z oceli určené k hlubokému tažení mohou dosahovat hodnot LDR pouze na dolní hranici publikovaného rozsahu.

Klíčový princip, který je třeba si zapamatovat: veškerá plocha povrchu potřebná pro finální součást musí být k dispozici již po prvním tažení. Jak zdůrazňuje The Fabricator, po počáteční tažné stanici zůstává plocha povrchu konstantní. Přerozdělujete stávající materiál, nikoli nevytváříte nový materiál dalšími operacemi.

Poté, co jsou stanoveny limity tažných poměrů, budete dále potřebovat přesné výpočty velikosti výstřižku, abyste zajistili dostatek materiálu pro požadovanou geometrii.

Metody a vzorce pro výpočet velikosti polotovaru

Znáte své limity tažnosti. Rozumíte procentům redukce. Ale jak určíte přesný průměr polotovaru potřebný k vyrobení požadované nádoby nebo skořepiny? Pokud bude polotovar příliš malý, nedostane se materiálu. Pokud bude příliš velký, plýtváte materiálem a navíc vzniká nadbytečná příruba, která komplikuje ořezávání. Proces hlubokého tažení vyžaduje přesnost již od prvního kroku.

Základní princip, který řídí výpočet velikosti polotovaru, je zachování objemu. Jak SMLease Design vysvětluje, plocha povrchu polotovaru musí být rovna ploše povrchu hotové součásti. Během tváření kov nezmizí ani nevznikne – jednoduše se pouze přerozdělí z plochého kotouče do vaší trojrozměrné geometrie.

Metoda plochy povrchu pro tvorbu polotovaru

U válcových kelímků, které jsou nejčastějšími součástmi z plechu tvářenými tažením, je matematický přístup elegantní. V podstatě porovnáváte dvě plochy: plochý kruhový výstřižek a vytažený kelímek se dnem a boční stěnou.

Uvažujme jednoduchý válcový kelímek s poloměrem Rf a výškou Hf. Poloměr výstřižku Rb lze vypočítat pomocí tohoto základního vzorce:

Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)]

Tento vzorec přímo vyplývá z rovnosti plochy výstřižku (πRb²) a plochy kelímku (πRf² + 2πRfHf). Když tento vztah vyřešíte pro Rb, dostanete výše uvedený vztah.

Projděme si praktický příklad. Představme si, že potřebujete vyrobit kelímek o průměru 50 mm a hloubce 60 mm. Podle postupu výpočtu tažení:

• Poloměr kelímku (Rf) = 25 mm
• Výška kelímku (Hf) = 60 mm
• Poloměr výstřižku = √[25 × (25 + 120)] = √[25 × 145] = √3625 = 60,2 mm
• Průměr polotovaru = 60,2 × 2 = 120,4 mm

Tento výpočet udává teoretickou minimální velikost polotovaru. Ve skutečnosti budete potřebovat dodatečný materiál na ořezání a kompenzaci ztenčování.

Zohlednění přídavku na ořez a ztenčování materiálu

Požadavky reálného výrobního procesu tažení přesahují teoretické minimum. Potřebujete technicky navržený odpad pro čisté ořezání a kompenzaci změn tloušťky stěny během tváření.

Postupujte podle těchto kroků pro stanovení rozměrů polotovaru připraveného na výrobu:

1. Vypočítejte povrchovou plochu hotové součásti - Použijte geometrické vzorce pro daný tvar. U válců: πd²/4 + πdh. U složitých geometrií poskytují přesné údaje o ploše softwary CAD.
2. Přidejte přídavek na ořez - Ověřená praxe v odvětví doporučuje přidat dvojnásobek tloušťky kovu k výšce kelímku před provedením výpočtu. U materiálu o tloušťce 0,010 palce při tváření kelímku vysokého 4 palce se výpočetní výška rovná 4,020 palce.
3. Zohledněte ztenčení materiálu - Ztenčení stěny o 10–15 % se obvykle vyskytuje na boční stěně kelímku. Někteří odborníci přidávají 3–5 % k vypočtené ploše polotovaru jako faktor kompenzující ztenčení.
4. Stanovte konečný průměr polotovaru - Použijte vzorec pro výpočet plochy povrchu s upravenými rozměry a poté zaokrouhlete na praktickou velikost pro řezání.

Podle Výrobce , přidání dvojnásobku tloušťky kovu jako dodatečného materiálu pro ořezávání představuje dobrý postup, který zajišťuje čisté konečné rozměry po tváření.

Když zjednodušené vzorce nestačí

Uvedené rovnice fungují výborně pro jednoduché válcové kelímky. Jak to ale vypadá u stupňovitých průměrů, dílů s přírubou nebo nepravidelných průřezů? Složité geometrie vyžadují jiné přístupy.

Měli byste přejít k výpočtům plochy povrchu založeným na CAD, když:

• Vaše součást obsahuje více změn průměru nebo kuželové úseky
• Kulaté rádiusy významně ovlivňují plochu (jednoduchý vzorec ignoruje poloměr hrotu razníku)
• Nesouosé tvary vyžadují vyvinuté tvary заготовek namísto kruhových заготовek
• Přesné tolerance vyžadují přesnost nad rámec odhadů založených na pravidlech palce

U obdélníkových nebo nepravidelných tažených dílů nemusí být tvar заготовky kruhový. Tyto vyvinuté заготовky vyžadují CAD analýzu nebo simulaci metodou konečných prvků pro určení optimální počáteční geometrie. Anizotropie materiálu z válcovacího směru také ovlivňuje optimalizaci tvaru заготовky u nekulatých dílů.

Poté, co je velikost заготовky vypočtena a materiál vybrán, dalším kritickým konstrukčním parametrem jsou specifikace poloměrů razníku a matrice, které řídí, jak hladce kov proudí během tváření.

Specifikace poloměrů razníku a matrice pro optimální tok materiálu

Vypočítali jste velikost výchozího plechu a znáte tažné poměry. Nyní přichází parametr, který může rozhodnout o úspěchu nebo neúspěchu vaší operace hlubokého tažení kovu: poloměry nástrojů. Poloměr hrotu razníku a vstupní poloměr matrice určují, jak agresivně se kov ohýbá při přechodu z příruby ke stěně. Pokud tyto specifikace nastavíte špatně, budete čelit buď trhání kvůli nadměrné koncentraci napětí, nebo vrásnění kvůli nedostatečné kontrole materiálu.

Zde je základní princip: kov protékající ostrými rohy zažívá lokální přetvoření, které překračuje mez kluzu materiálu. Naopak příliš velké poloměry neposkytují dostatečné vedení materiálu a umožňují jeho vzpěru v tlaku. Vaší úlohou je najít optimální kompromis pro každou kombinaci materiálu a tloušťky.

Doporučené hodnoty poloměru hrotu razníku pro různé materiály

Poloměr rohu razníku určuje rozložení napětí v nejzranitelnějším místě vytažené součásti. Podle Wikipedie – analýza vhodnosti pro výrobu (DFM) u hlubokého tažení , roh razníku by měl činit 4 až 10násobek tloušťky plechu. Největší redukce tloušťky nastává v blízkosti rohu razníku, protože tok kovu v této oblasti významně klesá. Příliš ostrý roh způsobuje trhliny v blízkosti základny razníku.

Proč je toto místo tak důležité? Při tažení se materiál roztahuje přes nos razníku, zatímco současně dochází k okrajovému stlačení. Tento dvouosý stav napětí se soustředí na přechodovém poloměru. Nedostatečný poloměr vytváří nárůst napětí, který způsobí trhlinu, ještě než je tažení dokončeno.

Zvažte, co se děje při různých hodnotách poloměru:

• Příliš malý (pod 4t) - Silné soustředění deformace způsobuje trhliny na nosu razníku, zejména u materiálů, které se zpevňují při deformaci, jako je nerezová ocel
• Optimální rozsah (4–10t) - Napětí se rozšiřuje do širší zóny, což umožňuje kontrolované zeslabení bez porušení materiálu
• Příliš velký (nad 10t) - Nedostatečné omezení umožňuje deformaci dna do tvaru kopule nebo vznik vrásek a definice boční stěny se zhoršuje

U aplikací tváření z plechu zahrnujících materiály s vysokou pevností doporučujeme volit vyšší hodnoty z tohoto rozsahu. Měkčí materiály, jako je hliník a měď, snesou poloměry blíže k 4t.

Specifikace vstupního poloměru matrice a jejich dopad

Poloměr rohu matrice řídí přechod kovu z horizontální příruby do vertikální dutiny matrice. Právě zde se tlaková napětí příruby mění na tahová napětí stěny. Jak Odkaz na tváření z plechu ve Wikipedii uvádí, poloměr rohu matrice by obecně měl činit 5–10násobek tloušťky plechu. Pokud je tento poloměr příliš malý, zvyšuje se tendence ke vrásnutí v oblasti příruby a vznikají trhliny kvůli prudké změně směru toku kovu.

Poloměr matrice představuje jinou výzvu než poloměr razníku. Zde se kov ohýbá kolem vnějšího rohu a současně je stlačován tlakem přidržovače materiálu. Nedostatečný poloměr způsobuje:

• Nadměrné tření a tvorbu tepla
• Poškození povrchu a náběhování
• Místní trhliny v místě přechodu poloměru
• Zvýšené požadavky na tažnou sílu

Příliš velký poloměr matrice však snižuje účinnou plochu kontaktu držáku plechu a umožňuje předčasné uvolnění materiálu z příruby, čímž podporuje vrásení.

Specifikace poloměrů podle tloušťky materiálu

Následující tabulka uvádí konkrétní doporučení pro hluboké tažení v běžných rozsazích tloušťky materiálu:

Rozsah tloušťky materiálu	Doporučený poloměr razníku	Doporučený poloměr matrice	Poznámky k úpravám
0,010" - 0,030" (0,25-0,76 mm)	6–10 × tloušťka	8–10 × tloušťka	Tenké plechy vyžadují větší násobky poloměrů, aby se předešlo trhání
0.030" - 0.060" (0.76-1.52mm)	5-8 × tloušťka	6–10 × tloušťka	Standardní rozsah pro většinu aplikací
0.060" - 0.125" (1.52-3.18mm)	4-6 × tloušťka	5-8 × tloušťka	Tlustší materiály snášejí menší násobky
0.125" - 0.250" (3.18-6.35mm)	4-5 × tloušťka	5-6 × tloušťka	Silná tloušťka materiálu; u hlubokých tvarů zvažte více nátahů

Na tyto specifikace má vliv také typ materiálu. Nerezová ocel obvykle vyžaduje poloměry na horním konci každého rozsahu kvůli svému zpevňování při tváření. Měkký hliník a měď mohou využívat hodnoty spíše na dolním konci rozsahu.

Vztah mezi vůlí v nástroji a tloušťkou materiálu

Kromě poloměrů je mezera mezi razníkem a matricí rozhodující pro tok materiálu. Podle směrnic DFM na Wikipedii by měla být vůle větší než tloušťka kovu, aby nedošlo ke koncentraci kovu v horní části dutiny matrice. Vůle však nesmí být příliš velká, jinak by tok kovu byl neomezený, což může vést ke vrásnění stěny.

Praktické směrnice pro vůli při tažení:

Vůle = Tloušťka materiálu + (10 % až 20 % tloušťky materiálu)

U materiálu o tloušťce 0,040" bude vůle v rozmezí od 0,044" do 0,048". To poskytuje dostatek prostoru pro přirozené zhoustnutí boční stěny, zatímco zajišťuje dostatečné omezení, aby se zabránilo vzpěru.

Některé operace záměrně snižují mezery, aby „vyžehlily“ boční stěnu, čímž vznikne rovnoměrnější tloušťka a lepší povrchová úprava. Jak vysvětluje Hudson Technologies, nástroje mohou být navrženy tak, aby záměrně ztenčovaly nebo vyžehlovaly boční stěny více než je přirozená tendence, čímž se dosáhne větší rozměrové stability a estetičtějšího tvaru pouzdra.

Úvahy o poloměru zaoblení hran u necylindrických dílů

Obdélníkové a čtvercové tažené díly přinášejí další složitosti. Vnitřní poloměry zaoblení hran se stávají nejdůležitějším konstrukčním parametrem. Podle Hudson Technologies , obecné pravidlo říká, že dvojnásobek tloušťky materiálu se rovná nejmenšímu dosažitelnému poloměru zaoblení. Větší poloměry zaoblení jsou žádoucí a mohou snížit počet potřebných tažení.

Výjimky lze provést pomocí dodatečných tažných operací za účelem dalšího zmenšení poloměrů zaoblení, ale je třeba postupovat opatrně. Při posouvání hranic poloměru zaoblení může dojít ke zvýšenému ztenčování materiálu a deformaci přilehlých bočních stěn.

U nepřesných dílů vezměte v úvahu tyto pokyny:

• Minimální vnitřní poloměr zaoblení = 2 × tloušťka materiálu (absolutní minimum)
• Doporučený vnitřní poloměr zaoblení = 3–4 × tloušťka materiálu (sníží počet tažných fází)
• Poloměr zaoblení dna = Dodržujte doporučení pro poloměr razníku (4–10 × tloušťka)

Úpravy poloměru pro následné tažení

Pokud váš díl vyžaduje více tažných stupňů, mění se specifikace poloměrů mezi jednotlivými operacemi. Nástroje pro první tažení obvykle používají větší poloměry, aby se minimalizovalo zpevnění materiálu a zajistil úspěšný tok materiálu. Při následném přetažení lze postupně použít menší poloměry, jak se díl blíží ke konečným rozměrům.

Běžný postup:

• První tažení - Poloměr matrice 8–10 × tloušťka; poloměr razníku 6–8 × tloušťka
• Druhé tažení - Poloměr rámu 6–8 × tloušťka materiálu; poloměr razníku 5–6 × tloušťka materiálu
• Poslední tažení - Poloměr rámu 5–6 × tloušťka materiálu; poloměr razníku 4–5 × tloušťka materiálu

Pokud dochází k žíhání mezi jednotlivými taženími, lze použít agresivnější poloměry, protože odstraněním zpevnění materiálu při deformaci již nehrozí. Bez mezilehlého žíhání každé následné tažení pracuje s čím dál více zpevnělým materiálem, a proto je nutné volit opatrnější poloměry, aby nedošlo k praskání.

Po zadání poloměrů nástrojů a vůlí je dalším krokem plánování počtu potřebných tažení a rozvržení procentuálních redukcí napříč těmito operacemi.

Plánování vícestupňových tažení a sekvencí redukcí

Určili jste poměry tažení, vypočítali rozměry заготовky a stanovili poloměry nástrojů. Nyní přichází otázka, která odděluje úspěšné projekty hlubokého tažení od nákladných selhání: kolik tažných stupňů vaše součást ve skutečnosti vyžaduje? Podceňte-li to, trhnete materiál. Nadhodnotíte-li to, plýtváte investicí do nástrojů a časem cyklu.

Odpověď spočívá v systematickém plánování postupného zmenšování. Jak Knihovna výroby vysvětluje, pokud procentuální redukce přesáhne 50 %, je třeba počítat s operacemi přetažení. Ale to je jen výchozí bod. Vlastnosti materiálu, geometrie součásti a výrobní požadavky ovlivňují všechna vaše rozhodnutí o fázích tváření.

Výpočet potřebných tažných stupňů

Poměr hloubky k průměru poskytuje první indikaci složitosti fáze tváření. Mělké součásti s poměrem pod 0,5 lze obvykle tvářet jedním tahem. Co se ale děje, když vyrábíte hluboké válcové pouzdra, pouzdra baterií nebo tlakové nádoby s poměrem hloubky k průměru přesahujícím 2,0?

Postupujte podle tohoto systematického přístupu k určení požadavků na tváření:

1. Určete celkové nutné zmenšení - Vypočítejte procentuální snížení z průměru výchozího materiálu na konečný průměr dílu pomocí vzorce: Zmenšení % = (1 - Dp/Db) × 100. Například výchozí materiál o průměru 10 palců tvarovaný na kelímek o průměru 4 palce vyžaduje celkové zmenšení 60 %.
2. Použijte limitní hodnoty zmenšení specifické pro materiál a jednotlivé kroky - Vezměte v úvahu mezní hodnoty pro první tažení daného materiálu (obvykle 45–50 % u oceli, 40–45 % u nerezové oceli). U následných tažení jsou povoleny postupně menší redukce: 25–30 % u druhého tažení, 15–20 % u třetího tažení.
3. Naplánujte případné mezidochylové žíhání - Pokud kumulativní zmenšení překročí mez pevnosti materiálu v důsledku tváření (30–45 % v závislosti na slitině), naplánujte žíhání ke snížení pnutí mezi jednotlivými kroky za účelem obnovení tažnosti.
4. Navrhněte stanice postupné matrice - Přiřaďte každou fázi zmenšení konkrétní staniční matici s ohledem na manipulaci s materiálem, požadavky na mazání a body kontroly kvality.

Zvažte praktický příklad operace hlubokého tažení: potřebujete kelímek o průměru 3 palce a hloubce 6 palců z nízkouhlíkové oceli tloušťky 0,040 palce. Poměr hloubky k průměru je 2,0, což výrazně přesahuje možnosti jednoduchého tažení. Postupujete-li zpětně od finálních rozměrů, můžete naplánovat tři etapy s redukcemi postupně 48 %, 28 % a 18 %.

Plánování redukcí v postupných operacích

Jakmile určíte počet etap, stává se kritickým správné následné rozvržení redukcí. První tažení vykoná největší část práce, zatímco následující tažení upravují geometrii a dosahují konečných rozměrů.

Zde je, co úspěšné výrobní operace hlubokého tažení berou v úvahu pro každou etapu:

• První tažení - Vytváří veškerou plochu povrchu potřebnou pro hotový díl. Zde dochází k maximální redukci (obvykle 45–50 %). Nástrojová zaoblení jsou nejširší, aby se minimalizovalo tvrdnutí materiálu.
• Druhé tažení (přetažení) - Sníží průměr o 25–30 % a zároveň zvýší hloubku. Materiál se během první operace otvrdl, takže síly stoupají i přes nižší procentuální snížení.
• Třetí a následující tažení - Další snížení průměru o 15–20 % na jednu fázi. Posuďte, zda je nutné žíhání na základě celkové deformace.

Podle Knihovna výroby , při návrhu mezitvarů byste měli nastavit plochy výchozího plechu, mezidílů a konečného tvaru jako shodné. Tento princip zachování objemu zajišťuje redistribuci stávajícího materiálu namísto pokusu o vytvoření nové plochy.

Když přichází do hry zarovnávání

Někdy požadavky vaší výroby hlubokého tažení vyžadují tloušťku stěny menší, než jakou poskytuje běžné tažení. Právě pak přichází na řadu zarovnávání. Při běžném hlubokém tažení se boční stěny přirozeně mírně zesilují, protože se materiál stlačuje směrem dovnitř. Zarovnávání tento efekt obrací tím, že úmyslně snižuje mezeru mezi trnem a zápustkou, čímž stěny ztenčuje.

Zvažte zařazení zarovnávání, když:

• Rovnoměrnost tloušťky stěny je kritická pro vaše použití
• Potřebujete tenčí stěny než je původní tloušťka plechu
• Požadavky na povrchovou úpravu vyžadují efekt broušení, který poskytuje zarovnávání
• Rozměrová konzistence mezi jednotlivými výrobními sériemi je zásadní

Zarovnávání obvykle probíhá ve fázi posledního tažení nebo jako samostatná operace po tažení. Tento proces přidává rozměrovou stabilitu a vytváří estetičtější povrch, vyžaduje však dodatečné náklady na nástroje a pečlivé výpočty síly.

Postupné nástroje versus přenosové nástroje

Váš plán rozdělení musí odpovídat konfiguraci vaší lisy. Pro vícestupňové hluboké tažení existují dvě hlavní možnosti: postupné nástroje a přenosové nástroje. Každá z nich nabízí zvláštní výhody v závislosti na geometrii dílu a objemu výroby.

Podle Die-Matic postupné tváření na víceúčelové matrici využívá nepřetržitý proužek kovu, který je posouván přes více stanic, kde operace probíhají současně. Tento přístup je vynikající pro vysokoodvodňovou výrobu jednodušších geometrií. Proužek automaticky udržuje polohu dílů, čímž snižuje složitost manipulace.

Na rozdíl od toho přenášení tváření mezi jednotlivými stanice pomocí mechanických nebo hydraulických přenosových systémů přenáší jednotlivé polotovary mezi stanicemi. Jak vysvětluje Die-Matic, tato metoda je nejvhodnější pro složité díly vyžadující více tvářecích operací nebo hluboké tažení. Přerušovaný charakter umožňuje přesnou kontrolu toku materiálu na každé stanici.

Konfigurace	Nejlepší pro	Omezení	Typické aplikace
Postupná matice	Vysoký objem, jednodušší geometrie, tenké materiály	Omezená hloubka tažení, omezení šířky pásu	Elektronické komponenty, malé skříně, mělké nádoby
Přenosová matrice	Složité díly, hluboké tažení, úzké tolerance	Pomalejší pracovní cykly, vyšší složitost nástrojů	Automobilové panely, tlakové nádoby, hluboké válcové skořepy

U hlubokých tažení s poměrem hloubky k průměru vyšším než 1,0 obvykle poskytují lepší výsledky převaděcí nástroje. Možnost přesného přemístění polotovaru na každé stanici umožňuje kontrolovaný tok materiálu, který je nezbytný u vícepracovních operací. Postupné nástroje dobře fungují tehdy, když první tažení dosáhne většiny požadované hloubky a následné stanice provádějí ořezávání, děrování nebo menší tvářecí operace.

Po určení plánu rozdělení pracovních stanic a konfigurace nástroje je dalším rozhodujícím faktorem výpočet sil upevňovací desky, které zabraňují vrásnění, aniž by způsobily nadměrné tření vedoucí k trhání.

Požadavky na sílu upevňovací desky a řízení tlaku

Plánovali jste jednotlivé fáze tažení a vybrali konfiguraci nástroje. Nyní přichází parametr, který vyžaduje přesnou kalibraci: síla přidržovací desky. Použijete-li příliš malý tlak, stlačující napětí způsobí vrásy ve vaší přírubě. Použijete-li příliš velký tlak, tření zabrání toku materiálu a dojde k trhlinám dílu v blízkosti nosu razníku. Nalezení rovnováhy vyžaduje pochopení jak fyzikálních principů, tak i proměnných, které můžete ovlivnit.

Přidržovací deska má jednu hlavní funkci: upevnit oblast příruby a zároveň umožnit kontrolovaný přísun materiálu do dutiny lisovací formy. Podle Modelu nákladů na tažení od FACTON představuje plocha přidržovací desky materiál, který je nutno během tažení upevnit, aby nedošlo ke vzniku vrás. Tlak aplikovaný na tuto plochu, spolu s třením, vytváří odpor, který řídí přísun kovu do tvářecího procesu.

Vzorce a proměnné pro tlak přidržovací desky

Výpočet vhodné síly přidržovací desky není odhad. Vztah mezi tlakem, vlastnostmi materiálu a geometrií sleduje ustálené principy. Zde je základní postup:

Síla přidržovací desky = Plocha přidržovací desky × Tlak přidržovací desky

Zní to jednoduše? Složitost spočívá v určení správné hodnoty tlaku. Na požadovaný tlak přidržovací desky má vliv několik faktorů:

• Síla materiálu - Materiály s vyšší mezí pevnosti vyžadují větší přidržovací sílu pro kontrolu toku materiálu. Jak uvádí FACTON, mez pevnosti přímo vstupuje do výpočtu tlaku přidržovací desky.
• Průměr polotovaru - Větší polotovary vytvářejí větší tlakové síly v přírubové zóně, což vyžaduje poměrně vyšší přidržovací sílu.
• Taženost - Hlubší tažení vyžaduje udržení tlaku po celou dobu delšího zdvihu, což ovlivňuje jak velikost síly, tak konstrukci systému.
• Koeficient tření - Kvalita mazání přímo ovlivňuje, kolik síly se přemění na přidržovací účinek a kolik na tvorbu tepla.
• Tažný poměr - Vyšší poměry soustřeďují větší tlakové napětí ve přírubě, což vyžaduje zvýšený tlak upínání.

Běžným výchozím vzorcem pro tlak upínací desky je rozsah od 0,5 do 1,5 MPa u nízkouhlíkové oceli, s úpravami podle konkrétního materiálu a geometrie. U nerezové oceli jsou obvykle zapotřebí vyšší tlaky kvůli jejím vlastnostem zpevňování při deformaci. Hliníkové a měděné slitiny často dobře zpracovatelné při nižších tlacích.

Výpočet plochy upínací desky závisí na velikosti заготовky a geometrii matrice. Esenciálně se jedná o výpočet mezikruží mezi otvorem matrice a okrajem заготовky. Během tažení se tato plocha zmenšuje, což vysvětluje, proč systémy s proměnným tlakem nabízejí výhody u hlubokých tažení.

Vyvážení prevence vrásání a rizika trhlin

Podle výzkumu publikovaného v CIRP Annals , hlavními režimy poruch při tažení jsou vráska a lom, a v mnoha případech lze tyto vady odstranit vhodnou kontrolou síly přidržování plechu. Tento závěr zdůrazňuje, proč kalibrace síly přidržování plechu představuje tak důležitý návrhový parametr.

Zde je fyzikální princip: během tváření kovu při hlubokém tažení vznikají obvodové tlakové napětí ve flenši, když materiál proudí radiálně dovnitř. Bez dostatečného omezení tyto napětí způsobují vyboulení flenše směrem nahoru, čímž vznikají vrásy. Nadměrné omezení však zcela zabrání toku materiálu a tahová napětí v blízkosti razníku překročí pevnost materiálu, což způsobuje trhliny.

Výzkum uvádí, že vrásení stěny je obzvláště problematické, protože plech v této oblasti není nástrojem podporován. Potlačení vrás při řízení síly přidržovací desky je obtížnější než prevence vrás na přírubě. To znamená, že vaše nastavení tlaku musí brát v úvahu místa, kde je nejpravděpodobnější výskyt vad.

Jak poznáte, že tlak přidržovací desky je nesprávný? Sledujte tyto diagnostické indikátory:

• Vzorce vrásení - Obvodové bouliny v oblasti příruby ukazují nedostatečný tlak; vrásy ve stěně naznačují složitější problémy s řízením toku materiálu
• Odtrhování okraje - Praskliny vznikající od okraje plechu signalizují nadměrné tření způsobené příliš vysokým tlakem
• Nerovnoměrná tloušťka stěny - Asymetrické vzorce zeslabování odhalují nerovnoměrné rozložení tlaku na povrchu přidržovací desky
• Poškození povrchu - Zadírání na přírubě indikuje nadměrný tlak kombinovaný s nedostatečným mazáním
• Trhání hrotu razníku - Praskliny v blízkosti dna pohárku naznačují, že materiál nemůže volně proudit natolik, aby odstranil tahové napětí

Pokud vidíte vrásky, může se vám zdát, že je třeba výrazně zvýšit tlak. Tomuto pudu odolávejte. Postupné úpravy o 10–15 % umožňují přiblížit se k optimálnímu tlaku, aniž byste jej překročili a dostali se do oblasti, kde dochází k trhání

Systémy s proměnným tlakem přidržovací desky

U složitých kovových dílů vytvořených hlubokým tažením se často ukazuje, že konstantní tlak po celém zdvihu nestačí. Jak vysvětluje The Fabricator, elektronické systémy nastavování mezery nabízejí největší flexibilitu při řízení plechu a toku kovu u operací hlubokého tažení. Tyto systémy umožňují upravovat tlak přidržovací desky kdekoli po obvodu taženého tvaru a v libovolném bodě během zdvihu lisu

Proč je proměnný tlak důležitý? Zvažte, co se děje během tažení:

• Na začátku zdvihu vyžaduje celá plocha plechu upevnění proti vzniku vrásek
• Jak materiál vtéká do matrice, postupně se zmenšuje plocha flanže
• Udržování konstantní síly na zmenšující se ploše znamená, že účinný tlak stoupá
• Tento rostoucí tlak může zabránit materiálu v toku během kritické konečné fáze tažení

Systémy s proměnným tlakem tento problém řeší snižováním síly během průběhu tažení, čímž udržují optimální tlak namísto optimální síly. Podle The Fabricator tyto systémy také mohou kompenzovat změny tloušťky kovu, ke kterým dochází během procesu tažení, a eliminují tak potřebu běžícího místa na přidržovači polotovaru

Požadavky na podložky nástrojů a alternativy dusíkových pružin

Síla vašeho přidržovače polotovaru musí pocházet z nějakého zdroje. Existují tři hlavní možnosti, z nichž každá má odlišné vlastnosti pro aplikace hlubokého tažení kovových dílů

Podložky lisu představují tradiční přístup. Jak uvádí The Fabricator, hydraulické podložky mohou vyvíjet obrovské síly držáku plechu potřebné pro tažení dílů, jako jsou kapoty automobilů a vnější dveřní panely. Tyto systémy dodávají sílu prostřednictvím vzduchových nebo podložných kolíků, které rovnoměrně přenášejí tlak po celém povrchu držáku plechu.

Tiskové podložky však vyžadují pečlivou údržbu. The Fabricator varuje, že pokud jsou vzduchové kolíky poškozené, ohnuté nebo nerovné, může dojít k průhybu upínací lišty, což způsobí špatné přiléhání mezi plochou matrice a držákem plechu a může vést ke ztrátě kontroly nad kovem. Stejně tak poškozené nebo znečištěné povrchy podložek narušují rovnoměrnost tlaku bez ohledu na přesnost kolíků.

Dušikové pružiny nabízejí samostatné řešení, které se přímo montuje do razníku. Tyto plynem nabité válce poskytují konzistentní sílu po celé délce zdvihu a nevyžadují externí zásobení tlakem. Pro tváření kovu, činování a podobné přesné operace dodávají dusíkové pružiny opakovatelnost, kterou systémy stlačeného vzduchu někdy nemohou dosáhnout.

Výhody dusíkových pružin zahrnují:

• Kompaktní instalaci uvnitř konstrukce razníku
• Konzistentní výstupní sílu nezávislou na stavu tlakového polštáře
• Jednoduchá výměna a údržba
• Předvídatelný výkon během výrobních sérií

Jaká je kompromisa? Dusíkové pružiny poskytují pevné charakteristiky síly. Nelze upravit tlak během zdvihu bez změny specifikace pružiny. U dílů vyžadujících proměnné profily síly přidržovací desky nabízí větší flexibilitu systémy tlakového polštáře s programovatelným řízením.

Zásobní zvedací válce představují další možnost, zejména pro aplikace s postupnými nástroji. Podle The Fabricator tyto připravené k instalaci plynové pružiny vykazují vyšší odolnost vůči bočnímu tlaku a namáhání než běžné válce. Jsou vybaveny předvrtanými otvory pro upevnění kolejnic, čímž zjednodušují výstavbu nástrojů.

Při výběru systému tlaku přizpůsobte složitost požadavkům. Neinvestujte do drahých elektronických systémů nastavování mezery, pokud postačí jednoduché dusíkové pružiny. Naopak nečekejte, že budete úspěšně tažením vyrábět složité tvary pomocí základních tvarových systémů z polyuretanu, které nemají dostatečnou sílu ani potřebnou přesnost ovládání pro náročné aplikace.

Po správném nastavení síly přidržovače materiálu jste schopni vyrábět stálé kvalitní díly. Co se ale stane, objeví-li se přesto vady? V následující části najdete systematické přístupy k odstraňování poruch, které umožní diagnostikovat a opravit problémy s vrásnutím, trháním a kvalitou povrchu, jež mohou zatěžovat i dobře navržené nástroje.

Odstraňování vad při hlubokém tažení a analýza kořenových příčin

Nastavili jste sílu upínání lisovací desky, zadali poloměry nástrojů a naplánovali posloupnost redukcí. Přesto se na dílech stále objevují vady. Co je špatně? Odpověď spočívá v systematické diagnostice. Každá vráska, trhlina a povrchová vada vypráví příběh o vašem procesu. Schopnost číst tyto vzory poruch mění frustrující odpad na využitelné poznatky pro zlepšení návrhu tvářecích nástrojů.

Vady při hlubokém tažení spadají do předvídatelných kategorií, z nichž každá má charakteristické vizuální znaky a kořenové příčiny. Podle Metal Stamping O většina problémů při hlubokém tažení vzniká kombinací chyb v nástrojích a návrhu. Prozkoumáním hotového výrobku dokáže zkušený pozorovatel jasně popsat kvalitu procesu. Vaším úkolem je vyvinout tento zkušený pohled.

Diagnostika vád způsobených vrásnutím a protržením

Válcování a trhání představují opačné konce spektra toku materiálu. Válcování signalizuje nekontrolovanou kompresi. Trhání signalizuje nadměrné tahové napětí. Porozumění, kde se jednotlivé vady objevují na vašem dílu, přímo ukazuje na příčinový parametr nástroje.

Diagnóza válcování: Kde se na vašem dílu tvoří válcování? Válcování na přírubě, vznikající na okraji polotovaru, obvykle naznačuje nedostatečný tlak přidržovače materiálu. Jak vysvětluje Metal Stamping O, pokud je přidržovač nesouměrný, příliš pevný, nebo pokud má polotovar na okraji, který je držen, bříško, materiál se nebude správně protahovat, což vede k typickému vzniku válcování po horním okraji. Válcování stěny, vyskytující se v nepodpírané oblasti mezi přidržovačem materiálu a razníkem, naznačuje nadměrnou mezery nebo nedostatečný poloměr nástroje.

Řešení vad válcování:

• Postupně zvyšte tlak přidržovače materiálu (po krocích 10-15%)
• Zkontrolujte rovnoběžnost přidržovače materiálu a opravte případné naklopení
• Zkontrolujte okraje polotovaru na bříšky, které brání správnému uložení
• Snížit vůli mezi razníkem a matricí, aby se zlepšila podpora stěny
• Ověřit rovnoměrné rozložení tlaku po celém povrchu přidržovače plechu
• Zvážit použití tažných lišt ke zvýšení úchytu materiálu v problematických oblastech

Diagnostika trhlin: Umístění trhlin odhaluje zdroj koncentrace napětí. Praskliny v blízkosti nosu razníku naznačují, že materiál nemůže volně proudit dostatečně k uvolnění tahového napětí. Podle Analýzy vad plechových dílů AC , nadměrné síly tváření kovu razníky vedou k přetváření, trhání a prasklinám ve vyražených dílech.

Okrajové trhliny vycházející z periferie заготовky naznačují jiné problémy. Metal Stamping O uvádí, že praskliny na dně jsou hlavně způsobeny stavem заготовky a přidržovače plechu. Poškození nebo zadrhávání povrchu může omezit tok materiálu do matrice, což vede k vzniku trhlin na dně nádoby.

Řešení pro vady trhání:

• Snížit tlak přidržovače plechu, aby byl umožněn volnější tok materiálu
• Zvětšete poloměr nástroje pro razení, aby se rozložil tlak na větší plochu
• Zvětšete poloměr vstupu do matrice, čímž snížíte tření během přechodu materiálu
• Ověřte, že vůle mezi razníkem a maticí není příliš malá pro tloušťku vašeho materiálu
• Zlepšete mazání, abyste snížili tahové napětí způsobené třením
• Zvažte žíhání, pokud zpevnění materiálu z předchozích operací snížilo jeho tažnost
• Snížete-li poměr táhnutí, přidejte další fáze táhnutí

Řešení problémů s vznikem uší a kvalitou povrchu

Ne všechny vady zahrnují katastrofální poruchu. Vznik uší způsobuje nerovnoměrnou výšku nádoby, což vyžaduje nadměrné ořezávání. Povrchové vady poškozují vzhled a mohou ovlivnit funkci dílu. Oba problémy vycházejí z řiditelných procesních proměnných.

Vysvětlení vzniku uší: Když si prohlédnete vytaženou nádobu a všimnete si, že výška okraje se po obvodu liší, pozorujete právě vznik uší. Jak vysvětluje Breaking AC, vadou vznik uší se označuje nerovnoměrná výška okraje vytaženého dílu. Hlavním důvodem je nevhodná kompatibilita materiálu nástroje a materiálu výrobku.

Nicméně primární roli hraje anizotropie materiálu. Plech z válcovacích operací má směrové vlastnosti. Zrna se protahují ve směru válcování, čímž vznikají různé mechanické vlastnosti při úhlech 0°, 45° a 90° ke směru válcování. Při tažení kovu proudí materiál některými směry snadněji než jinými, což vytváří charakteristické „uši“ v předvídatelných úhlových pozicích.

Strategie pro potlačení tvorby uší:

• Vyberte materiály s nízkou hodnotou rovinné anizotropie (r-hodnota blízká 1,0 ve všech směrech)
• Použijte navržené tvary заготовek, které kompenzují rozdíly ve směrovém toku
• Zvětšete přídavek na ořez, aby bylo možné kompenzovat očekávané kolísání výšky uší
• Zvažte použití křížem válcovaných materiálů pro kritické aplikace
• Upravte tlak držáku plechu, abyste ovlivnili rovnoměrnost toku materiálu

Problémy s povrchovou kvalitou: Rýhy, zadrhávání, struktura pomeranče a stopy po nástroji všechny ukazují na specifické problémy v procesu. Zadrhávání vzniká při nedostatečném mazání, které umožňuje kov-kov kontakt mezi polotovarem a nástrojem. Struktura pomeranče naznačuje nadměrný růst zrna způsobený přehřátím nebo materiálem s nevhodnou strukturou zrna pro danou hloubku tažení.

Řešení povrchových vad:

• Zlepšete kvalitu a pokrytí maziva, zejména v oblastech s vysokým třením
• Vyleštěte povrch matrice a razníku, abyste snížili tření a zabránili odlupování materiálu
• Vyberte vhodnou ocel pro nástroje a povrchové úpravy pro vaši kombinaci materiálů
• Ověřte, že velikost zrna materiálu je vhodná pro vámi požadovanou míru tažení
• Zkontrolujte, zda na upínacích plochách a površích matrice není nečistota nebo znečištění
• Zvažte použití ochranných fólií u dílů vyžadujících dokonalý povrchový úprav

Komplexní referenční tabulka vad

Následující tabulka shrnuje diagnostiku vad do přehledného formátu pro hlubokotažený ocelový plech, nerezovou ocel a další běžné materiály:

Typ chyby	Vizuální indikátory	Hlavní příčiny	Korektní opatření
Zrástání obložení	Obvodové záhyby na okraji polotovaru; vlnitý povrch příruby	Nedostatečný tlak držáku polotovaru; nesouosost držáku; otřepy na okraji polotovaru	Zvyšte tlak držáku (BHF); zkontrolujte rovnoběžnost držáku; odstraňte otřepy z polotovarů; přidejte tažné lišty
Zrástnutí stěny	Záhyby ve stěně nádoby mezi přírubou a hrotem razníku	Příliš velká vůle v matrici; nedostatečný poloměr matrice; tenký materiál	Snížení vůle; zvětšení poloměru matrice; zvažte operaci vyhlazování
Trhání hrotu razníku	Praskliny vznikající u poloměru dna nádoby	Příliš malý poloměr razníku; překročen poměr tažení; nadměrný tlak držáku (BHF); nedostatečné mazání	Zvětšete poloměr razníku; přidejte tažnou fázi; snižte tlak držáku (BHF); zlepšte mazání
Odtrhování okraje	Trhliny vznikající z okraje заготовky	Nadměrný tlak držáku plechu (BHF); ostré hrany na okraji заготовky; zadírání na držáku plechu	Snížit tlak držáku plechu (BHF); odstranit ostré hrany na заготовkách; vybrousit držák plechu; zlepšit mazání
Tváření okraje	Nerovnoměrná výška okraje nádoby; typické výstupky ve 45° intervalech	Rovinná anizotropie materiálu; nekonzistentní tlak držáku plechu	Vyberte izotropní materiál; použijte vyvinuté заготовky; zvětšete přídavek na ořez
Nerovnoměrná tloušťka stěny	Místní tenké místa; asymetrické rozložení tloušťky	Nesouosost razníku a matrice; nerovnoměrný tlak BHF; variabilita materiálu	Znovu nastavte nástroje; ověřte rovnoměrnost BHF; zkontrolujte konzistenci materiálu
Zadírání / rýhování	Lineární škrábance; přilnavost materiálu na nástrojích	Nedostatečné mazání; nekompatibilní materiál nástroje; nadměrný tlak	Vylepšete mazivo; naneste povrchové povlaky; snižte kontaktový tlak
Oranžová slupka	Drsný, texturovaný povrch připomínající pokožku citrusů	Nadměrná velikost zrna; přehřívání při žíhání; vysoká deformace	Určete materiál jemnějšího zrna; řiďte parametry žíhání
Pružná návratnost	Rozměry dílu se liší od geometrie razníku; stěny vybočují ven	Průběžná pružnost po tváření; materiály s vysokou pevností	Přetvarujte nástroj pro kompenzaci; prodlužte dobu držení v dolní úvrati zdvihu

Systémový diagnostický přístup

Když se objeví vady při tváření z hlubokého tažení oceli nebo jiných materiálů, odolejte pokušení provádět více současných úprav. Místo toho postupujte metodicky:

1. Přesně prozkoumejte umístění vady - Přesně zdokumentujte, kde se vada na dílu vyskytuje. Vyfotografujte vzor poruchy pro budoucí referenci.
2. Analyzujte vzor poruchy - Je symetrický nebo lokální? Vyskytuje se ve stejných úhlových pozicích? Objevuje se vždy ve stejné poloze zdvihu?
3. Vystopujte parametr návrhu nástroje - Pomocí tabulky vad výše určete pravděpodobné kořenové příčiny na základě typu a umístění vady.
4. Provádějte úpravy s jednou proměnnou - Nastavujte vždy pouze jeden parametr najednou, abyste izolovali jeho účinek. Každou úpravu i její výsledek pečlivě zdokumentujte.
5. Ověřit stabilitu opravy - Vyrobte dostatek dílů, aby bylo potvrzeno, že oprava konzistentně funguje ve výrobním procesu, nikoli pouze na několika vzorcích.

Podle Metal Stamping O , získání poznatku o metodě hlubokého tažení spolu s porozuměním, jak kontrolovat hotový díl, je nezbytné pro rozhodovací proces. Tato diagnostická schopnost se ukazuje jako neocenitelná během počátečního vývoje nástrojů i při řešení poruch v průběžné výrobě.

Mějte na paměti, že některé vady na sebe navzájem působí. Zvýšení síly přidržovače polotovaru, aby se odstranily vrásky, může posunout váš proces směrem k trhání materiálu. Cílem je najít provozní okno, ve kterém jsou oba režimy selhání vynechány. U náročných geometrií může být toto okno úzké, což vyžaduje přesné řídicí systémy a konzistentní vlastnosti materiálu.

Poté, co jsou základy odstraňování problémů na svém místě, se moderní návrh forem stále více spoléhá na simulační nástroje k předvídání a prevenci vad ještě před tím, než dojde k obrábění oceli. V další části se podíváme, jak analýza CAE ověřuje vaše návrhová rozhodnutí a urychluje cestu k výrobě připraveného nástroje.

Integrace simulačních nástrojů CAE pro ověření moderního návrhu forem

Ovládáte tažné poměry, stanovili jste poloměry nástrojů a vybudovali jste si odborné znalosti v odstraňování závad. Představte si však, že můžete předpovědět každou chybu ještě dříve, než bude upraven jeden jediný kus nástrojové oceli. Právě toto umožňuje simulace CAE. Moderní návrh tvářecích nástrojů pro tváření plechů již překonal metodu pokusů a omylů. Metoda konečných prvků nyní virtuálně ověřuje vaše návrhová rozhodnutí a identifikuje problémy s vrásněním, trháním a tenčením materiálu, zatímco vaše forma existuje pouze jako digitální geometrie.

Proč je to důležité pro vaše hlubokotažné projekty? Podle výzkumu publikovaného v Mezinárodním časopise pro inženýrský výzkum a technologie , snížení počtu zkoušek by přímo ovlivnilo dobu vývojového cyklu. S vhodným využitím softwarových nástrojů, které předpovídají výsledky zkoušek bez jejich skutečného provádění, lze naplánovat kratší dobu cyklu. Simulace nabízená během procesu tváření dává důležité poznatky o úpravách potřebných v návrhu razníku a součásti.

Integrace simulace do ověřování návrhu razníků

Metoda konečných prvků transformuje váš pracovní postup při návrhu razníků pro tváření kovů z reaktivního na prediktivní. Namísto výroby nástrojů, provádění zkoušek, objevování vad, úprav oceli a opakování celého procesu iterujete digitálně, dokud simulace nepotvrdí úspěch. Teprve poté přistoupíte ke výrobě fyzických nástrojů.

Fyzika za simulací návrhu tváření zahrnuje rozdělení polotovaru na tisíce prvků, z nichž každý sleduje napětí, přetvoření a posun, zatímco se virtuální razník posouvá. Software aplikuje mechanické vlastnosti materiálu, součinitele tření a okrajové podmínky pro výpočet, jak se každý prvek deformuje během celého zdvihu.

Co může simulace předpovědět, než cokoli postavíte?

• Vzory toku materiálu - Přesně vizualizovat, jak se kov pohybuje z příruby do dutiny formy, a identifikovat oblasti nadměrného stlačení nebo tahového namáhání
• Rozdělení tenkosti - Zobrazit změny tloušťky po celé součásti a identifikovat potenciální zóny porušení, než dojde k výrobě odpadu
• Tendence k vrásnění - Detekovat tlakové vzpění v přírubách a nepodpíraných stěnách, které by vyžadovaly úpravy nástroje
• Předpověď pružného návratu - Vypočítat pružnou relaxaci po tváření, aby bylo možné započítat kompenzaci do geometrie formy
• Optimalizace síly přidržovače polotovaru - Určete ideální profily tlaku, které zabrání jak vrásnění, tak trhání
• Účinnost tažné lišty - Testujte konfigurace uchycení virtuálně, než provedete změny nástrojů

Výzkum potvrzuje, že tento přístup funguje. Jak uvádí studie IJERT, virtuální ověření razníku pomocí simulačního softwaru by mělo řešit dané problémy již v návrhové fázi. Během výroby razníku pak zkoušky a testování ověřují funkčnost, kdy je fyzický nástroj vyzkoušen za účelem kontroly kvality dílu.

Porozumění diagramům mezního tvarování

Mezi výstupy simulace stojí diagram mezního tvarování jako nejmocnější nástroj pro předvídání vad. Podle Simulace tváření , hlavním cílem každé simulační analýzy tvarování je zkontrolovat chování materiálu ještě před výrobou razníku. Původně byl diagram mezního tvarování (FLD) výsledkem výzkumného projektu absolventa z roku 1965, jehož cílem bylo určit, co způsobuje lokální zužování a trhání při tváření plechů, a zda lze trhání předvídat.

Takto funguje analýza FLD: simulace vypočítá deformaci ve dvou směrech (hlavní a vedlejší osa) pro každý prvek vaší tvářené součásti. Tyto dvojice deformací jsou zobrazeny jako body na grafu. Křivka meze tváření, která je jedinečná pro váš konkrétní materiál a tloušťku, odděluje bezpečnou oblast od zón selhání.

Co vám FLD říká o nastavení vašich hlubokotažných lisech?

• Body pod křivkou - Bezpečné podmínky tváření s dostatečnou rezervou
• Body blížící se křivce - Riziková zóna vyžadující pozornost při návrhu
• Body nad křivkou - Selhání je jisté; v těchto místech dojde k trhání
• Body v tlakové zóně - Tendence ke vrásení, která může vyžadovat zvýšený tlak přidržovače plechu

Jak vysvětluje odkaz na simulaci tváření, křivka mezního tvarování je primárně určena hodnotou n a tloušťkou daného materiálu. Výsledky ilustrují vypočítané oblasti plastického přetvoření materiálu, míry protažení a kompresní zóny, kde se mohou vytvářet vrásy a záhyby. Na základě těchto informací lze přijmout opatření ke změně návrhu tvářecí plochy dříve, než je provedeno jakékoli opracování oceli.

Z CAE analýzy ke výrobně připravenému nástroji

Simulace neprobíhá fyzickou validací. Zrychluje váš proces úspěšné fyzické validace. Pracovní postup sleduje iterační optimalizační smyčku:

1. Vytvořit počáteční návrh razníku - Vypracovat geometrii na základě vypočítaných poměrů tažení, specifikací poloměrů a velikosti polotovaru
2. Spustit simulaci tváření - Aplikovat vlastnosti materiálu, hodnoty tření a procesní parametry
3. Analyzovat výsledky - Prohlédnout si grafy FLD, mapy rozložení tloušťky a ukazatele vzniku vrás
4. Identifikovat problematické oblasti - Vyhledejte prvky překračující bezpečné limity nebo blížící se prahovým hodnotám poruch
5. Upravte návrhové parametry - Upravte poloměry, vůle, tlak přidržovače plechu nebo konfiguraci tažné lišty
6. Spusťte simulaci znovu - Ověřte, že úpravy odstranily problémy, aniž by vznikly nové
7. Opakujte, dokud nebude výsledek přijatelný - Pokračujte v optimalizaci, dokud všechny prvky nebudou v rámci bezpečných mezí tváření
8. Uvolnění pro výrobu nástrojů - Sebejistě přejděte ke stavbě fyzického razníku

Podle výzkumu IJERT by razník byl považován za ověřený po prohlídce fyzických zkušebních dílů na přítomnost a míru vad. Nízký výskyt a konzistence žádoucích vlastností by byly základem pro ověření. Simulace výrazně snižuje počet iterací potřebných k dosažení tohoto milníku ověření.

Klíčové kontrolní body simulace ve vašem návrhovém procesu

Ne každé rozhodnutí v návrhu vyžaduje kompletní simulační analýzu. Některé kontrolní body však výrazně profítnou z virtuální validace:

• Ověření vývoje заготовky - Ověřte, že vypočítaná velikost заготовky poskytuje dostatek materiálu bez nadměrného odpadu
• Proveditelnost prvního tažení - Zajistěte, že počáteční redukce zůstává v mezích možností materiálu
• Analýza přechodu mezi více etapami - Ověřte, že stav materiálu mezi jednotlivými etapami tažení zůstává tvárný
• Hodnocení poloměru rohu - Zkontrolujte koncentraci přetvoření na ostrých poloměrech u necylindrických dílů
• Návrh kompenzace pružného zpětného chování - Vypočítejte přehnutí potřebné k dosažení cílových rozměrů
• Optimalizace síly přidržovače polotovaru - Určete tlakové profily, které maximalizují pracovní okno procesu
• Umístění tažných žeb - Otestujte konfigurace upevnění pro složité geometrie

Zdroj týkající se simulace tváření upozorňuje, že virtuální výsledky mřížky kruhů lze porovnat s reálnými experimenty mřížky kruhů, aby byla určena přesnost simulace. Tato korelace mezi virtuálními a fyzickými výsledky posiluje důvěru v návrhová rozhodnutí řízená simulací.

Využití profesionálních simulačně integrovaných služeb

I když je softwarové vybavení pro simulace stále dostupnější, k získání maximální hodnoty je zapotřebí odborné znalosti jak možností softwaru, tak základních principů procesu hlubokého tažení. Firmy zabývající se hlubokým tažením se čím dál více odlišují svou odborností v oblasti simulací.

Na co byste měli dávat pozor u výrobců hlubokotažných kovových dílů nabízejících služby integrované simulace? Ukazatel schválení v prvním průchodu poskytuje konkrétní metriku. Když partner navrhující tvářecí nástroje dosáhne 93% schválení v prvním průchodu, vidíte hmatatelný výsledek návrhu ověřeného simulací. Tento procentuální údaj se přímo převádí na sníženou dobu vývoje, nižší náklady na úpravy nástrojů a rychlejší zahájení výroby.

Stejně důležité jsou certifikace kvality. Certifikace IATF 16949 zajišťuje, že validace simulace je začleněna do širšího systému řízení kvality s dokumentovanými postupy a konzistentním prováděním. Samotná simulace má cenu pouze tehdy, když je provedena správně a s realistickými parametry.

U automobilových aplikací a dalších náročných projektů hlubokého tažení představují profesionální služby návrhu tvářecích nástrojů využívající simulaci před obráběním oceli strategickou výhodu. Řešení tvářecích nástrojů pro automobilový průmysl od Shaoyi demonstrují tento přístup, který kombinuje pokročilé možnosti simulace CAE s rychlým prototypingem v rámci pouhých pěti dnů. Jejich inženýrský tým dodává nástroje ověřené simulací, přizpůsobené standardům OEM, čímž snižuje nákladné iterace, které zatěžují tradiční vývoj metodou pokusů a omylů.

Výzkum IJERT uzavírá, že simulace poskytuje důležité poznatky o úpravách potřebných v matici a součásti, aby bylo dosaženo zjednodušené a výkonné formy. Obvykle vyžaduje tvárná matrice upravené návrhové parametry, které zajišťují hladký průběh fáze zkoušení. Simulace poskytuje tyto upravené parametry ještě před investicí do fyzického nástrojí.

Když jsou možnosti simulace integrovány do vašeho pracovního postupu návrhu forem, vyřešili jste nejvýznamnější zdroj zpoždění a nákladů ve vývoji. Posledním kouskem skládačky je výběr vhodných materiálů forem a povrchových úprav, které zajišťují, že váš ověřený návrh bude konzistentně spolehlivý při výrobě ve velkém rozsahu.

Pokyny pro výběr materiálu a povrchovou úpravu

Ověřili jste návrh tvářecí matrice pomocí simulace a optimalizovali všechny tvárací parametry. Nyní přichází rozhodnutí, které určuje, zda vaše nástroje budou po tisíce dílů poskytovat konzistentní výsledky, nebo selžou předčasně: výběr materiálu matrice. Materiály použité pro razník, matici a přidržovač polotovaru přímo ovlivňují rychlost opotřebení, kvalitu povrchové úpravy a nakonec i náklady na jednotlivý díl během celé výrobní série.

Podle ASM Handbook o zpracování kovů , výběr materiálu pro tažnou matici směřuje k výrobě požadované kvality a množství dílů za co nejnižších možných nákladů na nástroj na jeden díl. Tento princip řídí každé rozhodnutí o výběru materiálu. Nejodolnější varianta proti opotřebení není vždy optimální. Vyvažujete počáteční náklady, nároky na údržbu a očekávaný objem výroby.

Výběr nástrojové oceli pro součásti hlubokotažných matic

Hluboké tažení kovu zatěžuje nástroje extrémními podmínkami. Držáky polotovarů jsou při každém zdvihu vystaveny abrazivnímu kontaktu. Písty vydrží tlakové zatížení a zároveň zachovávají přesnou geometrii. Matrice musí řídit tok materiálu a současně odolávat zadrhávání, ke kterému dochází při kontaktu podobných kovů pod tlakem.

Jaké faktory by měly ovlivnit výběr oceli pro nástroje? Zvažte tyto proměnné:

• Objem výroby - Prototypové série s nízkým objemem ospravedlňují použití jiných materiálů než automobilové programy v milionových sériích
• Materiál polotovaru - Hluboké tažení nerezové oceli způsobuje větší opotřebení nástrojů než tažení uhlíkové oceli nebo hliníku
• Komplexita dílu - Složité geometrie koncentrují napětí na konkrétních místech a vyžadují zvýšenou odolnost proti opotřebení
• Požadavky na povrchové dokončení - Dekorativní díly vyžadují nástroje, které si během celé výroby zachovají lesklý povrch
• Schopnost údržby - Některé materiály vyžadují speciální tepelné zpracování nebo broušení pro obnovu

ASM Handbook o nástrojích pro lisování přehledně popisuje výrobní proměnné, které ovlivňují výběr mezi ocelovými, neželeznými a dokonce plastovými materiály nástrojů. U hlubokého tažení kovových materiálů dominují nástrojové oceli, avšak konkrétní třída materiálu má obrovský význam.

Materiálu nástroje	Aplikace	Rozsah tvrdosti (HRC)	Odolnost proti opotřebení	Nejlepší případy použití
Nástrojová ocel D2	Nástroje, razníky, podpěrné desky	58-62	Vynikající	Vysokosériová výroba; abrazivní materiály; hluboké tažení ocelového plechu
Nástrojová ocel A2	Razníky, nástroje s mírným opotřebením	57-62	Dobrá	Střední sériová výroba; dobrá houževnatost pro zatížení nárazy
M2 rychlořezná ocel	Razníky vyžadující tvrdost za tepla	60-65	Velmi dobré	Vysokorychlostní operace; aplikace při zvýšené teplotě
Karbid (Wolframový karbid)	Vložky s vysokým odolným proti opotřebení, kalibrovací kroužky	75–80 (ekvivalent HRA)	Vynikající	Výroba v milionových sériích; hluboké tažení nerezové oceli; přesné rozměry
Nástrojová ocel O1	Návrhové razníky, razníky pro malé série	57-62	Střední	Krátké série; snadná obrobitelnost; ohebné kovové plechy pro řemeslné aplikace

Všimněte si, jak objem výroby ovlivňuje každou volbu. Pro návrhové nástroje nebo krátké série zahrnující ohebné kovové plechy pro řemesla nebo podobné aplikace s nízkým objemem může postačit ocel O1 nebo dokonce mírná ocel s povrchovým kalením. U automobilových výrobních objemů se použití oceli D2 nebo karbidových vložek stává ekonomicky odůvodněným, i přes vyšší počáteční náklady.

Úvahy o kombinaci materiálů mezi razníkem a matricí

Výběr jednotlivých komponent není dostačující. Způsob, jakým materiály zámečku a matrice spolu interagují, ovlivňuje odolnost proti přivařování, opotřebení a celkovou životnost nástroje. Podle ASM Handbook představuje přivařování typickou příčinu opotřebení u nástrojů pro hluboké tažení. Když podobné materiály přicházejí do kontaktu za tlaku a smykových podmínek při tváření plechů, dochází k mikroskopickému svařování a trhání.

Zvažte tato pravidla pro kombinování:

• Vyhněte se shodné tvrdosti - Pokud mají zámeček a matrice stejnou tvrdost, oba rychle opotřebovávají. Uveďte rozdíl 2–4 HRC mezi komponenty.
• Tvrdší komponenta se dotýká kritické povrchové plochy materiálu - Pokud je nejdůležitější vzhled vnějšího povrchu dílu, udělejte matrici tvrdší. Pokud je kritický vnitřní povrch, zesilte zámeček.
• Zvažte různorodé materiály - Držáky plechu z bronzu nebo hliníkového bronzu ve spojení s nástrojovou ocelí matrice snižují tendenci k přivařování při tažení slitin hliníku.
• Sladit koeficienty tepelné roztažnosti - U přesného hlubokého tažení kovu udržuje podobná tepelná roztažnost mezi razníkem a matricí vůle během výrobních sérií.
• Zohledněte kompatibilitu povlaků - Některé povrchové úpravy vykazují lepší výsledky na konkrétních druzích oceli pro matrice.

Povrchové úpravy a povlaky pro prodloužení životnosti matrice

I nejlepší nástrojová ocel profitovala z povrchové úpravy. Podle ASM Handbook , patří mezi možnosti povrchové povlaky jako chromování a povrchové úpravy jako karburace nebo karbonitridace u nízkolegovaných ocelí, nebo nitridace a povlakování fyzikálními parami (PVD) u nástrojových ocelí. Každá úprava řeší konkrétní mechanismy opotřebení.

Nitrace difunduje dusík do povrchu oceli a vytváří tvrdý povrch bez rozměrové změny. Jak vysvětluje AZoM, nitridace zvyšuje odolnost proti opotřebení a tvrdost nástrojového povrchu. Je zvláště vhodná pro aplikace s abrazivními materiály. U tažecích matic výrazně prodlužuje životnost při tváření povlakovaných ocelí nebo slitin s vysokou pevností.

Chromové nátěry váží tvrdou, nízko-třecí povrchovou vrstvu. Podle AZoM tvrdé chromování výrazně zvyšuje tvrdost povrchu a dosahuje hodnot až do 68 HRC. Je zvláště užitečné při tváření konstrukčních ocelí, mědi, uhlíkových ocelí a mosazi. Hladký chromový povrch také zlepšuje vysouvání dílů a snižuje potřebu maziva.

Titanit nitrid (TiN) nátěr nanáší prostřednictvím fyzikální depozice z plynné fáze, vytvářející zlatě zbarvenou keramickou vrstvu. AZoM uvádí, že vysoká tvrdost spojená s nízkým koeficientem tření zaručuje výrazně delší životnost. TiN výrazně snižuje sklony k přírubování, což ho činí cenným pro hluboké tažení nerezové oceli, kde adhezní opotřebení zatěžuje neupravené nástroje.

Titanit karbonitrid (TiCN) nabízí tvrdší a s nižším třením alternativu k TiN. Podle AZoM kombinuje dobrou odolnost vůči opotřebení s houževnatostí a tvrdostí. Pro aplikace kovového hlubokého tažení, které vyžadují jak odolnost proti abrazi, tak odolnost vůči nárazu, TiCN poskytuje vynikající rovnováhu.

Titanium Aluminum Nitride (TiAlN) vyznamená se v náročných podmínkách. AZoM jej popisuje jako materiál s vysokou oxidační stabilitou a odolností, vhodný pro vyšší rychlosti a prodlužující životnost nástroje. U vysokého objemu tváření plechů, kde je generováno značné množství tepla, udržuje TiAlN svůj výkon tam, kde jiné povlaky degradují.

Kdy se vyplatí vyšší cena karbidových břitových destiček

Nástroje z karbidu stojí výrazně více než nástroje z kalené oceli. Kdy se tato investice vyplatí? Několik scénářů činí karbid ekonomicky výhodnější volbou:

• Výrobní objemy přesahující 500 000 kusů - Delší životnost karbidu umožňuje rozložit počáteční náklady na dostatečný počet dílů, čímž se snižují náklady na nástroje na kus
• Přesnými rozměrovými tolerancemi - Odolnost karbidu proti opotřebení udržuje kritické rozměry mnohem déle než ocel, což snižuje frekvenci nastavování
• Abrazivní materiály obrobků - Vysokopevnostní nízkolegované oceli a nerezové oceli výrazně urychlují opotřebení ocelných nástrojů
• Operace vyhlazování stěn - Intenzivní smykový kontakt během vyhlazování stěn rychle ničí ocelové nástroje
• Citlivost na výpadky - Když přerušení výroby stojí více než nástroje, spolehlivost karbidu ospravedlňuje vyšší cenu

Karbidy spojené ocelí nabízejí kompromis. Podle ASM Handbook poskytují karbidy spojené ocelí odolnost proti opotřebení blízkou plnému karbidu, ale s lepší houževnatostí a obrobitelností. U složitých tvarů nástrojů, které by byly v plném karbidu nepřiměřeně drahé, nabízejí ocelí spojené alternativy vynikající výkon.

Objem výroby a ekonomika výběru materiálu

Očekávané množství výroby zásadním způsobem ovlivňuje rozhodnutí o materiálu. Zvažte následující postup:

Prototyp a malé série (do 1 000 kusů): Měkké nástrojové materiály, jako je konstrukční ocel nebo hliník, postačují pro počáteční zkoušky. Dokonce i neozevřená nástrojová ocel O1 může být dostačující. Cílem je ověřit návrh dílu, nikoli maximalizovat životnost nástroje.

Střední série (1 000–100 000 kusů): Zakalené nástrojové oceli A2 nebo D2 se stávají standardem. Povrchové úpravy, jako je nitridace nebo chromování, prodlužují životnost bez nadměrných počátečních nákladů.

Vysoký objem (100 000–1 000 000 kusů): Vysoce kvalitní D2 s povlaky PVD nebo karbidové vložky na místech s vysokým opotřebením. Náklady na úpravy nástrojů během výrobních sérií ospravedlňují vyšší počáteční investici do materiálu.

Sériová výroba (nad 1 000 000 kusů): Karbidové vložky, více záložních sestav raznic a komplexní programy povrchových úprav. Nástroje se stávají kapitálovým majetkem vyžadujícím analýzu celoživotních nákladů.

Spolupráce při komplexních řešeních materiálů pro raznice

Výběr materiálu pro raznice neexistuje izolovaně. Je propojen se všemi ostatními konstrukčními rozhodnutími: specifikacemi poloměrů, silou držáku plechu, požadavky na povrchovou úpravu a výrobním plánem. Zkušení partneři pro návrh raznic berou výběr materiálu jako součást komplexního řešení nástrojů, přičemž vyvažují počáteční náklady a výkon ve výrobě.

Co odlišuje schopné partnery? Hledejte inženýrská týmy, které řeší výběr materiálů během návrhu výrobku, nikoli až dodatečně. Schopnost rychlého prototypování do pěti dnů demonstruje výrobní flexibilitu pro praktické hodnocení možností materiálů. Nákladově efektivní tvorba nástrojů přizpůsobená standardům OEM odráží zkušenosti potřebné k úměrnému investování do materiálů podle skutečných výrobních požadavků.

Komplexní schopnosti Shaoyi v oblasti návrhu a výroby forem vyznačují tento integrovaný přístup. Jejich certifikace IATF 16949 zajišťuje, že rozhodnutí o výběru materiálů respektují dokumentované postupy kvality. Ať už vaše aplikace vyžaduje karbidové destičky pro výrobu milionu kusů z nerezové oceli nebo ekonomickou kalenou ocel pro ověření prototypu, komplexní služby návrhu razicích nástrojů poskytují vhodná materiálová řešení přizpůsobená vašim konkrétním požadavkům.

Výběr materiálu pro tvářecí nástroj doplňuje sadu pokynů pro návrh tažených nástrojů. Od výpočtů tažného poměru přes simulační ověření až po specifikaci materiálu máte k dispozici technický základ pro vývoj nástrojů, které bezchybně produkují díly konzistentně ve všech výrobních sériích.

Často kladené otázky o návrhu hlubokotažných nástrojů

1. Jaká je správná mezera nástroje pro hluboké tažení?

Mezera nástroje by měla být o 10–20 % větší než tloušťka materiálu, aby se zabránilo hromadění kovu na horní části nástroje a zároveň se zachovala kontrola stěny. U materiálu 0,040" uveďte mezeru 0,044"–0,048". Užší mezery úmyslně lisují boční stěny pro rovnoměrnou tloušťku, zatímco nadměrná mezera způsobuje vrásání stěn. Odborní návrháři nástrojů, jako je Shaoyi, používají CAE simulace k optimalizaci mezery pro konkrétní materiály a geometrie a dosahují schvalovací úspěšnosti napoprvé až 93 %.

2. Jak vypočítat velikost polotovaru pro hluboké tažení?

Vypočítejte velikost polotovaru pomocí principu zachování objemu: plocha povrchu polotovaru se rovná ploše povrchu hotové součásti. U válcových nádob použijte vzorec Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)], kde Rb je poloměr polotovaru, Rf je poloměr nádoby a Hf je výška nádoby. Připočtěte 2× tloušťku materiálu pro přídavek na ořez a 3–5 % pro kompenzaci ztenčení. U složitých geometrií jsou pro přesnost nutné výpočty plochy povrchu založené na CAD.

3. Co způsobuje vrásnutí a trhání u hluboce tažených součástí?

Vrásnití vzniká nedostatečným tlakem přidržovače plechu, který umožňuje tlakovému vzpěru v přírubové zóně. Trhání nastává, když nadměrný tlak přidržovače nebo nevhodně malé poloměry nástroje brání toku materiálu, čímž napětí v tahu překročí pevnost materiálu v blízkosti hrotu razníku. Řešení zahrnují postupné nastavení síly přidržovače plechu, zvětšení poloměrů razníku/výstřednice na 4–10× tloušťku materiálu a zlepšení mazání. Návrhy ověřené simulací tyto vady před výrobou nástrojů eliminují.

4. Kolik tahů je potřeba pro hluboké tažení?

Počet tahů závisí na celkovém procentuálním snížení. První tah dosahuje snížení o 45–50 %, následující tahy pak 25–30 % a 15–20 %. Počet tahů vypočítejte určením celkového požadovaného snížení (průměr polotovaru na konečný průměr) a následným dělením limitními hodnotami pro materiál v jednom tahu. Díly s poměrem hloubky k průměru přesahujícím 1,0 obvykle vyžadují více tahů. Plánujte meziduchovou žíhání, pokud kumulativní snížení překročí 30–45 %, v závislosti na materiálu.

5. Jaké jsou doporučené údaje pro poloměry razníku a matrice?

Poloměr hrotu razníku by měl být 4–10násobek tloušťky materiálu, aby se rovnoměrně rozložil napětí a zabránilo se trhání. Vstupní poloměr matrice vyžaduje 5–10násobek tloušťky pro hladký přechod materiálu. U tenčích plechů jsou potřeba větší násobky poloměru. U materiálu o tloušťce 0,030"–0,060" uveďte poloměr razníku 5–8násobek a poloměr matrice 6–10násobek tloušťky. U necylindrických dílů je nutné dodržet minimální vnitřní poloměry rohů 2násobek tloušťky, preferováno je 3–4násobek, aby se snížil počet tažných stupňů.