Odstranění bur na kovových dílech po stříhání: Inženýrský průvodce

SHRNUTÍ

Techniky odstraňování otřepů při kovovém stříhání jsou klíčové pro zajištění bezpečnosti dílu, správného uložení při montáži a estetické kvality. U vysokotolivové výroby Hromadné dokončování (vibrační třídění) zůstává průmyslovým standardem, který nabízí konzistentní zaoblování hran a leštění. Složité geometrie nebo přesné díly často vyžadují Metoda tepelné energie (TEM) nebo Elektrochemické odstraňování otřepů (ECD) abyste dosáhli do vnitřních oblastí, aniž byste poškodili kritické rozměry.

Nakonec nejekonomičtější strategií je prevence již ve zdroji prostřednictvím řádné údržby nástrojů a optimalizace vůlí. Inženýři by měli vybírat metody na základě objemu výroby, tažnosti materiálu a požadavků na tolerance, aby vyvážili náklady na díl s kvalitativními standardy.

Porozumění otřepům při stříhání: Příčiny a charakteristiky

Při kovovém stříhání není otřep pouze hrubý okraj; jedná se o specifickou vadu způsobenou plastové deformace během procesu stříhání. Když razník udeří na kov, materiál podléhá tlakovému namáhání, až dosáhne bodu lomu. Pokud mezera razníku —mezera mezi razníkem a deskou—není správná, materiál se trhá namísto čistého stříhání, což zanechává vystupující „zub“ nebo hřebínek známý jako bura.

Velikost a závažnost bura jsou přímo ovlivněny vlastnostmi materiálu a stavem nástroje. Tvárné materiály jako hliník a měděné slitiny jsou náchylnější k významnému buru s „přesahem“, protože se před lomem protahují. Naopak tvrdší materiály mohou vykazovat čistější lomy, ale pokud je nástroj tupý, mohou se stále vytvářet ostré, nerovné okraje.

Pravidlo 10% mezery

Průmyslová shoda uvádí, že mezera desky je hlavní proměnnou při kontrole buru. Obvykle se doporučuje mezera přibližně 10 % tloušťky materiálu se doporučuje pro běžnou ocel. Nadměrná vůle způsobuje, že materiál přechází přes okraj razníku, čímž vznikají velké otřepy. Nedostatečná vůle nutí razník prořezávat více materiálu, než je nezbytně nutné, což zvyšuje opotřebení nástroje a vedlejší stříhání, čímž rovněž vznikají významné otřepy.

Techniky hromadného dokončování (řešení pro vysoké objemy)

U většiny lisovaných dílů – úhelníků, podložek a spon – ruční odstraňování otřepů není ekonomicky proveditelné. Hromadné dokončování umožňuje zpracovat tisíce dílů současně, čímž zajišťuje konzistenci při velkých sériích výroby. Tato kategorie zahrnuje především válcování v bubnu a vibrační dokončování.

Vibrační dokončování v mísách

Vibracní dokončování je dominantní metodou pro přesné lité díly. Díly jsou umístěny do misky nebo nádoby upevněné na excentrických pružinách. Stroj vibruje s vysokou frekvencí, čímž způsobuje pohyb dílů po kruhové, toroidální dráze skrz ložisko abrazivního média. Trvalé tření mezi médiem (keramickým, plastovým nebo ocelovým) a díly otěruje ostré hrany a leští povrchy.

• Keramické médium: Nejvhodnější pro intenzivní broušení a tvrdé kovy, jako je nerezová ocel. Zajistí agresivní rychlost odstraňování materiálu.
• Plastové médium: Měkčí a lehčí, ideální pro hliník nebo měkké kovy, kde hrozí poškození povrchu (vznik vtisků).
• Přísady: Kapalné přísady jsou často přidávány za účelem čištění dílů, potlačení korozních procesů a zlepšení maznosti médií.

Bubnové třídění

Jednodušší a agresivnější přístup, při kterém se používá rotační buben, který zvedá díly a obráběcí materiál a nechává je padat (přepadování). Tento účinek s vysokou energií je vynikající pro odstranění silných otřepů u robustních dílů, ale hrozí riziko poškození jemných prvků. Obecně je pomalejší než vibrační dokončování, ale nabízí nižší náklady na pořízení zařízení.

Pro výrobce automobilů, kteří vyžadují certifikovanou přesnost, je klíčové začlenit tyto dokončovací kroky přímo do řetězce dodavatelství. Komplexní lisyovací řešení společnosti Shaoyi Metal Technology uzavírají propast mezi hrubou výrobou a hotovou montáží a dodávají velkovýrobní komponenty, jako jsou řídicí ramena, splňující přísné normy IATF 16949, aniž by bylo nutné využívat logistiku třetích stran pro dokončování.

Přesnost a pokročilé metody odstraňování

Když lisy vyrábějí díly s komplexními geometriemi, vnitřními závity nebo přísnými rozměrovými tolerancemi, které nemohou odolat fyzickému nárazu při třískovém obrábění, upínají se inženýři k tepelným a chemickým řešením.

Metoda tepelné energie (TEM)

Takzvané „tepelné odstraňování otřepů“, které je velmi účinné pro odstraňování otřepů z vnitřních dutin a křížících se otvorů. Díly jsou uzavřeny do tlakové komory naplněné směsí palivového plynu a kyslíku. Směs je zapálena, čímž vznikne okamžitá tepelná vlna dosahující teplot až 6 000°F (3 300°C) během několika milisekund.

Protože otřepy mají vysoký poměr plochy k hmotě, okamžitě absorbuji teplo a vypaří se (oxidují). Hlavní těleso dílu, které má mnohem větší tepelnou hmotu, zůstává nezměněno. Tato metoda zaručuje nulové zaoblení hran na hlavních površích, vyžaduje však následnou kyselou výplach pro odstranění oxidové vrstvy vzniklé během spalování.

Elektrochemické odstraňování otřepů (ECD)

ECD je subtraktivní metoda, která využívá elektrolýzy k rozpouštění otřepů. Díl slouží jako anoda (+), a speciálně tvarovaný nástroj slouží jako katoda (-). Elektolyt (často dusičnan sodný) proudí mezi mezerou, která je obvykle udržována mezi 0,3 mm a 1 mm.

Při použití stejnosměrného proudu se materiál na vrcholu hrotu rozpustí v roztoku. Tento proces je bezkontaktní, což znamená, že je žádné opotřebení nářadí a žádné mechanické namáčení - Na tomhle místě. Je to preferovaná metoda pro vysoce hodnotné komponenty, jako jsou trysky vstřikovače paliva nebo hydraulické ventily, kde mohou i mikroskopické záře způsobit katastrofální selhání systému.

Mechanická a integrovaná řešení

Nejvýkonnější způsob, jak se s hroty vypořádat, je často řešení, když je díl ještě v lisovacím stroji nebo ihned poté, když se použijí mechanické prostředky přizpůsobené geometrii dílu.

Zničující údery je zvláště pozoruhodný pro vysokorychlostní lisování. Přidáním stanice coining do progresivní desky lze vrtuli znovu zploštit do materiálu. Ačkoli tento materiál není odstraněn, je okraj bezpečný pro manipulaci a je prakticky bezodkladný z hlediska doby cyklu.

Strategie prevence: optimalizace procesu lisování

I když jsou nezbytné techniky odstraňování, cílem inženýrství by vždy mělo být minimalizace. Jak poukazují odborníci z tohoto odvětví, nejdříve prevence, potom léčba je nejhospodárnějším přístupem.

• Optimalizace průchodu řezání: Udržování optimálního průchodu (5-10% tloušťky) zabraňuje nadměrné plastové deformaci, která způsobuje velké roztrhliny.
• Údržba nástrojů: Matný ostří se roztrhá místo toho, aby ho ostříhal. Pravidelné rozvrhy ostrění jsou mnohem levnější než náklady na odřezávání po níže.
• Pokročilé povlaky: Použití povlaků z titanitidu (TiN) nebo titanitidu hliníku (AlTiN) na štuky snižuje tření a opotřebení a udržuje ostrý řez pro výrazně delší výrobní cykly.
• Návrh pro výrobní přizpůsobitelnost (DFM): Inženýři by měli navrhnout díly tak, aby byla strana burr orientována směrem k nekritické tváři nebo zahrnovat v návrhu šamféry, aby přirozeně zmírnily ostré hrany.

Jak vybrat správnou strategii

Výběr správné techniky odstraňování otřepů při tváření kovů je kompromisem mezi přesností, objemem a náklady. Neexistuje jediná „nejlepší“ metoda; existuje spíše optimální metoda pro každé konkrétní použití.

Pro běžné vybavení ve vysokém objemu kmitavé dokončování nabízí nejlepší ekonomiku rozsahu. Pro přesné součásti s vnitřními prvky TEM nebo ECD poskytuje potřebný přístup a přesnost. Nicméně pro každý projekt začíná cesta ke dílu bez otřepů u návrhového stolu a u razicí stanice. Tím, že výrobci upřednostní stav nástrojů a správné vůle, mohou výrazně snížit závislost na nákladných dodatečných operacích.

Nejčastější dotazy

1. Jaká je nejběžnější metoda odstraňování otřepů u lisovaných součástí?

Hromadné dokončování, konkrétně dokončování ve vibrační misce nebo válcování v bubnu, je nejběžnější metodou. Umožňuje zpracovat tisíce součástí současně, což je velmi nákladově efektivní pro vysoké objemy typické pro tváření kovů.

2. Jak ovlivňuje mezera v nástroji tvorbu otřepů?

Mezera mezi razníkem a maticí je vůle mezi razníkem a maticí. Pokud je vůle příliš malá, zvyšuje se opotřebení nástroje a potřebná síla. Pokud je příliš velká, kov se místo čistého stříhání ohýbá a vznikají velké otřepy. Pro minimalizaci otřepů je obvykle standardní vůle kolem 10 % tloušťky materiálu.

3. Lze odstranit otřepy, aniž by to ovlivnilo rozměry součásti?

Ano. Metody jako elektrochemické odstraňování otřepů (ECD) a metoda tepelné energie (TEM) selektivně odstraňují otřepy, aniž by změnily hlavní rozměry součásti. ECD cílí na oblasti s vysokou proudovou hustotou (ostré hrany), zatímco TEM odpařuje tenké otřepy dříve, než se stačí ohřát hlavní materiál.