SHRNUTÍ

Aby se zabránilo prasknutí při hloubkovém lisování, je třeba přesně rozlišovat dva základní způsoby selhání: rozpouštění (zlyhání v tahu způsobené ředěním) a trhlina (zlyhání v důsledku stlačení). Účinná prevence začíná diagnostikou geometrie vady; horizontální "usměv" v blízkosti poloměru obvykle naznačuje rozštěpení, zatímco vertikální zlomeniny ve zdi naznačují kompresní praskliny. Inženýři musí ověřit tři kritické proměnné: zajistit, aby limitní poměr tažení (LDR) zůstal pod 2,0, udržet poloměr tření mezi 410 krát tloušťkou materiálu a optimalizovat tribologii ke snížení napětí vyvolaného tření. Tato příručka poskytuje rámce pro analýzu příčin, které by měly tyto nákladné výrobní vady odstranit.

Fyzika selhání: Rozdělení versus prasknutí

Při hlubokém tažení jsou termíny „trhání“ a „praskání“ v provozu často používány zaměnitelně, avšak popisují diametrálně opačné mechanismy porušení. Porozumění tomuto rozdílu je nejdůležitějším krokem při odstraňování závad, protože aplikace nesprávného nápravného opatření může vadu ještě zhoršit.

Rozpouštění je porušením na tah, ke kterému dochází, když se kov natáhne za mez pevnosti. Projevuje se nadměrným zeslabením (útlou) plechu. Vizuálně se trhání ukazuje jako horizontální trhliny nebo „úsměvy“, které se obvykle nacházejí těsně nad poloměrem razníku nebo blízko poloměru matrice. Tento způsob porušení signalizuje, že materiál je příliš silně bržděn – ať už třením, tlakem přidržovače plechu nebo těsnou geometrií – což donutí materiál roztahovat se namísto toho, aby se volně přetvořoval.

Trhlina (nebo „sezonní trhliny“ u mosazi a nerezové oceli) je často tlakové poškození způsobené nadměrným za studena tvářením. Když se polotovar tažením vtahuje do matrice, obvod kovu se zmenšuje, čímž materiál přechází do tlaku. Pokud tento tlak překročí nosnost materiálu, zrnitá struktura zaklesne a stane se křehkou (tvářením zpevněný stav). Na rozdíl od trhání je materiál u tlakové trhliny často houšší problém řezání omezení průtoku problém toku materiálu nadbytek toku problém (vedoucí k tvářením zpevnění), umožňuje inženýrům efektivně identifikovat skutečnou příčinu.

Kritická geometrie nástrojů: poloměry, vůle a poměr tažení (LDR)

Geometrie nástroje určuje, jak kov proudí do dutiny matrice. Pokud geometrie omezuje tok, dochází ke špičkám tahového napětí; pokud umožňuje příliš velkou volnost, vede to ke vrásnění a následnému tlakovému poškození. Tři geometrické parametry – poloměry, vůle a poměr tažení – slouží jako hlavní regulační prvky.

• Poloměry matrice a zástrčky: Ostré poloměry působí jako řezné hrany, zastavují tok materiálu a způsobují okamžité trhání. Obecné inženýrské pravidlo doporučuje, aby poloměry matrice i zástrčky byly 4 až 10násobek tloušťky materiálu (t) . Poloměr menší než 4t omezuje tok materiálu, což způsobuje lokální zeslabení stěny. Naopak poloměr větší než 10t snižuje stykovou plochu mezi přidržovačem plechu a materiálem, čímž umožňuje vznik vrásek, které se poté ztvrdnou a prasknou, jak jsou vtahovány do matrice.
• Vůle matrice: Mezera mezi zástrčkou a maticí musí kompenzovat tloušťku materiálu a zároveň umožnit tok materiálu. Průmyslovým standardem je cílová hodnota 10 % až 15 % vůle nad tloušťkou materiálu (1,10t až 1,15t). Nedostatečná mezera materiál vyhlazuje (stlačuje ho), což způsobuje tření a tepelné zupevnění. Nadměrná mezera ztrácí kontrolu, což vede k prohnutí stěny a strukturální nestabilitě.
• Poměr tažení (LDR): LDR je poměr průměru заготовky k průměru razníku. U jednoduché tažení bez žíhání by tento poměr obvykle neměl překročit 2.0. Pokud je průměr заготовky více než dvojnásobný oproti průměru razníku, objem materiálu se snaží vtlačit do hrdla, čímž vzniká obrovský tlakový odpor, který téměř jistě povede ke kolapsu, pokud není zaveden proces opakovaného tažení.

Materiálové vědy: Metalurgie a tvárné zupevnění

Úspěšné hluboké tažení silně závisí na metalurgických vlastnostech заготовky. Dvě klíčové hodnoty uvedené v certifikacích materiálu – n-hodnota (exponent zupevnění při deformaci) a tepelný odpor (R-hodnota) (poměr plastické deformace) — předpovídají, jak se kov bude chovat za zatížení. Vysoká hodnota n umožňuje materiálu se rovnoměrně protahovat bez místního zužování, zatímco vysoká hodnota r indikuje odolnost proti ztenčování.

Nerezová ocel, zejména řady 300, představuje specifické výzvy kvůli své tendenci rychleji tvrdnout deformací. Jak se krystalická mřížka deformuje, může se měnit z austenitu na martenzit, což je tvrdší a křehčí fáze. Tato transformace je hlavní příčinou odkládaného trhání , kdy díl může vypadat po vytažení z lisu dokonale, ale zlomí se hodiny nebo dny později kvůli zbytkovým vnitřním napětím. Pro minimalizaci tohoto jevu musí inženýři často zavádět mezistupňové žíhání za účelem obnovení struktury zrn nebo přecházet na materiály s vyšším obsahem niklu, které stabilizují austenitickou fázi.

Proměnné procesu: Mazání a tlak přidržovací desky

Jakmile jsou pevné geometrie a materiály, rozhodují o úspěchu výrobního procesu procesní proměnné. Tribologie – věda o tření a mazání – je zde klíčová. Při hlubokém tažení jde o to oddělit nástroj a polotovar mezivrstvou, která zabrání přivařování (adheznímu opotřebení). Přivařování způsobuje odpor, který zvyšuje tahové napětí a může vést k roztržení. U náročných tažení jsou často nezbytné maziva s extrémním tlakem (EP) obsahující síru nebo chlor, aby byla vrstva udržena i za vysoké teploty.

Tlak přidržovače plechu funguje jako regulátor toku materiálu. Je-li tlak příliš vysoký, je plech příliš pevně přidržován, což způsobuje tahové roztržení na rádiusu razníku. Je-li tlak příliš nízký, materiál krabatí na flenci. Tyto krabiny efektivně ztlušťují materiál, který se pak zasekne při vstupu do dutiny matrice a vede ke stlačené trhlině. „Zlatovláskovo“ okno pro tlak upínací desky je úzké a vyžaduje neustálé sledování.

Dosáhnutí této rovnováhy proměnných – tunáž, přesné nástroje a složité chování materiálu – často vyžaduje specializované schopnosti nad rámec běžných lisech. U automobilových a průmyslových komponent, kde není možná porucha, Komplexní lisovací řešení společnosti Shaoyi Metal Technology překonávají propast mezi prototypováním a sériovou výrobou. Využitím přesnosti certifikované podle IATF 16949 a lisovacích kapacit až do 600 tun dodávají klíčové součásti, jako jsou řídicí ramena, s přísným dodržováním globálních standardů OEM, čímž zajišťují, že i nejnáročnější geometrie hlubokého tažení jsou provedeny bez vad.

Matice odstraňování závad: Postup krok za krokem

Když se na lince objeví vada, systematický přístup ušetří čas a snižuje odpad. Tuto diagnostickou matici použijte k identifikaci pravděpodobné příčiny na základě příznaku.

Závěr: Ovládání tažení

Předcházení trhlinám při hlubokém tažení zřídka spočívá v opravě jediné proměnné; jde o vyvážení rovnice toku. Rozlišením mezi tahovými mechanikami roztrhnutí a tlakovými mechanikami trhlin mohou inženýři uplatnit cílená řešení namísto odhadů. Úspěch spočívá v důsledném dodržování geometrických pravidel – konzervativní LDR a štědré poloměry – a pečlivé správě tepla a tření v procesu. Když se tyto fyzikální principy sladí s kvalitní metalurgií a přesnými nástroji, lze i nejnáročnější hluboká tažení provést bez jakýchkoli vad.