Kauluksenmuodostusprosessi auton metallinmuokkauksessa: vauriomuoto vs. toimenpide

TL;DR

Autoteollisuuden syvävetoisessa kauluksenteko viittaa kahteen erilliseen mutta keskeiseen käsitteeseen: tiettyyn valmistusprosessiin prosessi ja materiaaliin vioittumismuoto . Prosessina (jota kutsutaan usein halkaisijan pienenemiseksi) kauluksenteko on putken tai säiliön halkaisijan tahallista pienentämistä, jota käytetään yleisesti pakoputkikomponenteissa ja säiliöissä. Vauriotilanteena kauluksenteko on paikallinen ohentumisepästabiilius levymetallissa, joka edeltää murtumista ja merkitsee materiaalin muovattavuuden ehdotonta rajaa.

Prosessiteknikoille kauluksen hallinta edellyttää kaksinkertaista lähestymistapaa: työkalujen optimointia kauluksenmuodostusoperaation suorittamiseksi kauluksenmuodostusoperaatio ilman taipumista samalla kun suunnitellaan syvävedettyjä paneeleja välttämään kauluksen epästabiilius analysoiden muodonmuutosjakaumaa ja lujuutumisnopeuksia. Tämä opas purkaa molempien tilanteiden fysiikan, parametrit ja ohjausstrategiat.

Kauluksenmuodostusoperaatio: Halkaisijan pienentäminen putkimaisissa osissa

Osan valmistuksen kontekstissa kauluksenvähennys on muovausoperaatio, jota käytetään pienentämään sylinterimäisen kuoren tai putken halkaisijaa sen avoimesta päästä. Toisin kuin muovaus, jossa materiaalia siirretään syvyyden luomiseksi, kauluksenvähennys perustuu puristaviin voimiin, joilla pienennetään kehän pituutta. Tätä menetelmää käytetään laajasti autoteollisuudessa komponenteissa kuten katalysaattikuorissa, jousitusputkissa ja polttoainesäiliön täyttökaulassa.

Kauluksenvähennyksen mekaniikka

Operaatio työntää kuviota putken päästä päin. Kun kuviota eteenpäin siirretään, materiaaliin kohdistuu puristavaa kehän suuntaista jännitystä, jolloin materiaali virtaa sisäänpäin ja paksuuntu hieman. Prosessin onnistuminen riippuu materiaalin kyvystä virtaamaan plastisesti puristuksessa romahtamatta.

Tämän vähennyksen saavuttamiseksi on kaksi ensisijaista menetelmää:

• Kuviokauluksenvähennys: Kiinteää kuviota työnnetään akselia pitkin putkea. Tämä on nopeampaa, mutta rajoittuu kitkasta ja mahdollisesta romahtumisriskistä, jos vähennysuhde on liian suuri.
• Pyörivä tai pyörityskauluksenvähennys: Osat tai työkalut pyörivät paikallisen paineen avulla, jotta halkaisija pienenee vähitellen. Tämä menetelmä, jota käytetään usein juomakannoissa ja tarkkuuskorkeissa autoosiossa, vähentää kitkaa ja mahdollistaa suuremman halkaisijan pienentämisen ilman vikoja.

Yleiset virheet kaulalaitteiden käyttössä

Koska materiaalia puristetaan, ensisijainen vikautumistila niskausprosessi ei jakaudu, mutta taivutus tai ryppyjä. Jos putken pituus on liian pitkä tai seinän paksuus on liian pieni suhteessa läpimittaan, metalli taittaa sen sijaan, että se virtaa. Insinöörit käyttävät usein sisäisiä hihoja tai vaiheittaisia vähennyksiä (useita kulkuja) materiaalin tukemiseksi ja geometrisen eheyden säilyttämiseksi.

Monimutkaisia geometrioita tai suuria tuotantomääröitä käsitteleville valmistajille, joiden tarkkuus on kriittinen, on tärkeää tehdä yhteistyötä erikoistuneiden leimauspalvelujen kanssa, kuten Shaoyi Metal Technology nopean prototyypin ja massatuotannon välisen kuilun. Heidän asiantuntemuksensa IATF 16949 -sertifioidussa tarkkuusleimauksessa takaa, että jopa vaikeat muotoilutoimet, kuten syvä kaulus, täyttävät maailmanlaajuiset OEM-standardit.

Kaulakuvaus epäonnistumismuodossa: muovautuvuuden raja

Body-in-Whiten (BIW) leimauksen laajemmassa yhteydessä kaula on vihollinen. Se määrittelee materiaalin epävakauden alkamisen, jossa deformaatio paikallistetaan kapeaan vyöhykkeeseen, mikä johtaa väistämättä murtumiin. Kun paikallinen kaula muodostuu, materiaali siinä alueella ohenee nopeasti, kun taas ympäröivä materiaali lakkaa muodonmuutoksesta kokonaan.

Diffuusi vs. paikallinen kaulo

Necking-vaiheen ymmärtäminen on elintärkeää kehittyneiden korkean lujuuden terästen (AHSS) epäonnistumisen ennustamiseksi:

• Difuusi kaula: Tämä on alkuvaihe, jolloin levyn leveys alkaa supistua epätasaisesti. Se leviää laajemmalle alueelle eikä johda välittömästi epäonnistumiseen. Vetovoimaprosessissa tämä tapahtuu äärimmäisen vetovoiman (UTS) kohdalla.
• Paikallinen kaulassa: Tämä on kriittinen epäonnistumisen raja. Muodonmuutos keskittyy kapeaan nauhaan (noin levyjen paksuuteen). Tässä tilassa materiaali ohentuu katastrofaalisesti ilman lisälaajentumista ympäröivillä alueilla. Tammutussimuloinnissa ja -suunnittelussa osan toiminnallisen epäonnistumisen kohteena pidetään paikallisen kaivamisen alkua.

Epävakauden fysiikka

Näkiminen tapahtuu, kun materiaali on työhön kovettuminen ei enää voi kompensoida poikkileikkauksen pienenemistä. Considerideren kriteerin mukaan vakaus säilyy niin kauan kuin materiaali vahvistuu (kestäytyy) nopeammin kuin se harventaa. Kun työhön koetuksen määrä laskee todellisen stressitason alapuolelle, epävakaus alkaa.

Siksi korkealla n-arvo (pinnan kovettumiskertoimen eksponentti) -materiaalit ovat suositeltavissa monimutkaisiin leimauksiin; ne säilyttävät kykynsä jakaa pinnan laajemmalle alueelle pidempään, mikä viivästyttää kaulaan liittyvän painon syntymistä.

Tekniset parametrit ja materiaalin käyttäytyminen

Prosessin ja epäonnistumisen yhteensovittaminen vaatii syvällistä sukeltamista materiaalitieteen parissa. Teräksen käyttäytymistä sekä kaivamisen että kaivamisen epävakauden aikana säätelee sen rasitus-kiihtyvyyskurvi.

N-arvon merkitys

Jännitteen koventumisen eksponenti (n-arvo) on merkittävin parametri:

• Puutteiden ehkäisemiseksi: Korkea n-arvo on toivottavaa. Se mahdollistaa materiaalin ulottumisen ennen kuin paikallinen kaulassa kiinnitys alkaa, mikä on ratkaisevan tärkeää syvällä vedettävien kehon paneelien osalta.
• Säkitöntä toimintaa varten: Ironista kyllä erittäin korkea n-arvo voi joskus olla haastavaa puristuksen kaltevuuden operaatioissa, jos materiaali kovenee liian nopeasti, mikä vaatii suurempia voimia ja lisää taipumisen riskiä.

Rajanmuodostuskäyrät (FLC)

Insinöörit käyttävät muodostuvan rajan käyrää (FLC) ennustamaan tuotantoon liittyvää epävakautta. FLC kuvaa pää- ja vähäisiä kantoja, joissa paikallinen kaulatuminen esiintyy. Kaikki painetun osan pisteet, jotka ovat tämän kaaren yläpuolella, epäonnistuvat.

Nykyaikaiset havaintomenetelmät, kuten digitaalinen kuva-yhteensovittaminen (DIC), mahdollistavat insinöörien visuaalisemisen rasituksen kertymisestä reaaliajassa. DIC voi seurata pintaa, jotta se voi tunnistaa "katseviivan" ennen kuin se näkyy paljaalla silmällä.

Viat ehkäiseminen ja prosessin valvonta

Olipa kyseessä sitten kaulastoiminto tai kaulastoimintojen epäonnistumisen estäminen, hajonnan ja materiaalivirran valvonta on ensiarvoisen tärkeää.

Jälleenkäyttöön sovellettava menetelmä

• Voitelustrategia: Korkea kitka rajoittaa materiaalin virtausta ja aiheuttaa paikallista venytystä. Kun rasvaus on parannettu kriittisillä alueilla, materiaali voi vetää sisään läheisistä alueista ja jakaa rasituksen.
• Liittimen voiman säätö: Jos tyhjän kannan voima on liian suuri, materiaali ei voi virrata kuorimaan, mikä johtaa liialliseen venytykseen ja kaulaan. Voiman vähentäminen antaa enemmän vetovoimaa.
• Muottien säteet: Terävät säteet keskittävät stressiä. Kuvan sisäänpääsyradiuksen lisääminen voi vähentää huippuvauhtia ja estää paikallisen kaula-aallon kehittymisen.

Suoritetun kaulan (tubulaarisen) onnistuneen leikkauksen varmistaminen

• Muut kuin nimikkeen 8528 tuotteet Jotta putken seiniä ei putoaisi puristuskuormituksen aikana, käytetään putken seinämien tukemiseen ulkoisia tai sisäisiä ohjaimia.
• Vaiheittainen vähentäminen: Älä yritä vähentää halkaisijaa 50 prosentilla yhdellä osumalla. Prosessi on jaettava useisiin vaiheisiin (esim. 20% -> 15% -> 10%) puristushäiriöiden hallintaan.
• Virkistys: Aggressiivisten vähentelyjen yhteydessä voi olla tarpeen käyttää väliaikaista kiertämistä, jotta materiaalin lankkuus palautuu ja se voidaan vähentää.

Johtopäätös

Automaattisen leimauksen tekeminen on kaksoismaailma, jota jokaisen prosessiinsinöörin on käsiteltävä. Se on sekä hyödyllinen muokkausmenetelmä putkimallien valmistukseen että metallilevyn muokkaamisen määritelmäraja. Kun erottaa niskausprosessi ja vetovoima- epävakaus kaulavaje , valmistajat voivat optimoida työkalujen suunnittelua ja materiaalivalintoja. Onnistuminen perustuu näiden voimien tasapainottamiseen, muovimuodon hyödyntämiseen muodonmuutoksen muodostamiseksi metallia varten ja fyysisten rajojen noudattamiseen, joissa vakaus päättyy ja epäonnistuminen alkaa.

Usein kysytyt kysymykset

1. Säännöt Mikä ero on kaulalaulamisen ja piirtämisen välillä?

Piirtäminen on jännitysprosessi, jossa tyhjä paino on vedetty kuoreksi syvyyden luomiseksi, usein vähentämällä seinän paksuutta. Kaula (prosessi) on putken avoimeen päähän kohdistettu puristustoiminta, jolla sen halkaisija pienenee. Piirtäessä materiaali virtaa ulos haarauksesta; kaulaan kiinnittäessä materiaalia pakotetaan sisään sisään avaimella.

2. Suomalainen Miten n-arvo vaikuttaa kaulastabulisuuteen?

N-arvo (työhärtyksen eksponenti) osoittaa materiaalin kyvyn kovettua deformoituessa. Korkeampi n-arvo tarkoittaa, että materiaali kestää paikallista ohentumista tehokkaammin ja jakaa rasituksen laajemmalle alueelle. Tämä viivästyttää suoraan kaulastabulisuuden alkamista ja mahdollistaa syvemmät ja monimutkaisemmat leimaukset.

3. Hän ei ole kuollut. Voiko niskakehän hajoaminen havaita ennen murtumaa?

- Niin, minä... Vaikka se on vaikea nähdä paljaalla silmällä, kunnes se on vakava, paikallinen kaulasärky voidaan havaita käyttämällä digitaalisen kuvan korrelaatiojärjestelmiä (DIC) testauksen aikana. Tuotannossa näkyvä "riivä" tai ohentava linja paneelin pinnalla on selvä merkki siitä, että prosessi on hajoamisen partaalla ja vaatii välitöntä säätöä.