RESUMO

O arrugamento no estampado de metal débese principalmente a tensións circunferenciais de compresión na zona da brida cando o diámetro do chapeado se reduce ao diámetro do copo. Cando o material non pode comprimirse sobre si mesmo, pliega.

O método de prevención máis eficaz é aplicar a presión axeitada Forza do portador de branco (BHF) para restrinxir o fluxo do material sen provocar roturas. Para o acero, unha presión de aproximadamente 2,5 N/mm² é o valor estándar de referencia. Os controles secundarios inclúen o uso de rebordos de tracción elementos mecánicos para restrinxir o fluxo en zonas complexas e asegurarse de que raios da matriz estean optimizados (sen ser excesivamente grandes) para manter a tensión. Os operarios deben priorizar o equilibrio entre a resistencia ao fluxo e a Relación Límite de Embutición (LDR) do material.

A Física do Arrugamento: Por Que o Metal Se Pliega

Para previr de forma efectiva o arrugado, os enxeñeiros deben comprender primeiro o mecanismo da inestabilidade por compresión durante o embutido profundo, unha chapa plana transformase nunha forma tridimensional. Cando o material flúe desde a beira exterior da chapa cara á cavidade da matriz, a circunferencia diminúe. Esta redución forza ao material a comprimirse tanxencialmente (tensión anular). Se esta tensión de compresión supera a tensión crítica de pandeo do material, o metal ondúase ou dobra, creando arrugas.

Este fenómeno está regulado polo Relación límite de embutición (LDR) —a relación entre o diámetro da chapa e o diámetro do punzón. Cando a chapa é demasiado grande en relación co punzón, a cantidade de material que "se acumula" na brida volvese incontrolable, levando a un engrosamento severo. Se o espazo entre a superficie da matriz e o prensachapas non se controla estritamente para acomodar este engrosamento (permitindo normalmente só un claro do 10-20% por riba do grosor nominal), o material pandeará no espazo baleiro.

A arruga maniféstase en dúas formas principais: Flanxa de arremorros (Primeira orde), que ocorre na área debaixo do ligante, e Arrocho de paredes (Segunda orde), que ocorre na rexión non apoiada entre o radio de die e o radio de punción. Identificar onde comeza a arrugas é o primeiro paso no diagnóstico: as arrugas das bridas indican unha presión insuficiente da ligante, mentres que as arrugas nas paredes adoitan indicar un radio de dilatación excesivo ou unha mala adaptación do material.

Solución primaria: optimización da forza do soporte en branco (BHF)

The Porta-brancos (ou ligante) é a variable de control primaria para a prevención das rugas. A súa función é aplicar suficiente presión á brida para suprimir o dobrar mentres permite que o material flúe ao molde. Se a presión é demasiado baixa, formanse rugas; se é demasiado alta, o material rompe (fracturas) porque non pode fluír.

Segundo as normas da industria, a presión específica requirida varía significativamente segundo o tipo de material. Unha regra práctica para a configuración inicial é:

• Aceiro: ~2,5 N/mm2
• Aleacións de Cobre: 2,0 2,4 N/mm2
• Aleacións de aluminio: 1,2 – 1,5 N/mm²

Os enxeñeiros deben calcular a forza requirida en función da área proxectada da brida baixo o prensachapas. É recomendable engadir un factor de seguridade de case o 30% a este cálculo durante a fase de deseño, xa que é máis doado reducir a presión na prensa que xerar máis forza da permitida polo deseño.

Para pezas complexas, a presión uniforme adoita ser insuficiente. Configuracións avanzadas utilizan sistemas de presión variable (coxíns hidráulicos ou de nitróxeno) que poden axustar a forza ao longo do percorrido—aplicando alta presión inicialmente para axustar a brida e reducindo esa presión conforme a peza se afonda para evitar roturas. O uso de separadores oU blocos equalizadores (blocos tope) é fundamental para manter un espazo preciso lixeiramente máis grososo que o material, asegurando que o prensachapas non simplesmente esmague a chapa senón que a restrinxa.

Controis de deseño de utillaxes: Beiras de embutición e radios

Cando a presión por si soa non pode controlar o fluxo do material—moitas veces o caso con pezas automotrices non simétricas— rebordos de tracción son a solución de enxeñaría requirida. Os reborxes de embutición son nervios elevados na pinza que forzan ao material a dobrar e desdobrar antes de entrar na cavidade do troquel. Esta acción mecánica crea unha forza de restrición independente da fricción, permitindo un control preciso do fluxo local.

A xeometría do radio do troquel é igualmente crítica. Un radio en exceso pequeno restrinxe o fluxo e provoca rachas, pero un radio que é en exceso grande reduce a área de contacto e a tensión efectiva na brida, favorecendo que o material flúa en exceso e se arrugue. O radio do troquel debe estar perfectamente pulido e xeometricamente exacto para manter o "punto doce" de tensión.

Ademais, a rigidez da ferramenta en si importa. Se a tacón da matriz non é suficientemente grosa, pode flexionarse baixo a tonelaxe, creando unha distribución de presión desigual. Os pernos guía deben ser suficientemente robustos para evitar calquera movemento lateral das ferramentas superior e inferior, o que provocaría ocos inconsistentes e arrugas localizadas.

Variables do proceso: Lubricación e selección de materiais

O froito é unha espada de dous filos no embutido profundo. Aínda que lubricación é esencial para previr agarrotamentos e roturas, unha lubricidade excesiva (demasiado escorregadío) pode en realidade empeorar as arrugas se a forza do prensachapas non se aumenta para compensalo. O material flúe tan facilmente que o prensachapas non pode xerar fricción abondo para reter as forzas de pandeo. Asegúrese de que o lubricante se aplique de forma consistente e que as boquillas estean fixadas na súa posición.

Propiedades do Material tamén determinan a ventá do proceso. Para aplicacións con acero inoxidable, substituír os estándares 304con 304L pode mellorar significativamente a formabilidade. O 304L ten unha resistencia ao cedemento máis baixa (aprox. 35 KSI fronte aos 42 KSI do 304), o que significa que resiste menos ao fluxo e endurece máis lentamente co traballo, reducindo a forza necesaria para mante-lo plano. Verifique sempre que o material bruto estea especificado como "Calidade para Estampado Profundo" (DDQ) para minimizar a anisotropía.

Aínda que o deseño sexa perfecto, a capacidade física do seu socio de fabricación é un factor limitante. Para compoñentes automotrices de alto volume como brazos de control ou subchasis, a precisión é imprescindible. Fabricantes como Shaoyi Metal Technology utilizan prensas con capacidades de ata 600 toneladas e certificación IATF 16949 para salvar a brecha entre prototipado rápido e produción en masa. Colaborar cun especialista garante que os cálculos teóricos de BHF se veñan cumpridos pola capacidade real dos equipos, evitando defectos antes de chegar á liña de montaxe.

Lista de comprobación para resolución de problemas: Un protocolo paso a paso

Cando aparecen pregas na liña de produción, siga este fluxo de traballo de diagnóstico sistemático para illar a causa raíz:

1. Inspeccione a prensa: Comprobe se hai guías desgastadas ou non paralelismo do carro. Se o carro non baixa cadrado, a distribución da presión será desigual.
2. Verifique as Especificacións do Material: É constante o grosor do material? Mida a beira da bobina; variacións de tan só 0,003 polgadas poden afectar ao espazo do prensachapas.
3. Comprobe os separadores: Os topes están establecendo o espazo correcto? Se están desgastados ou soltos, o prensachapas pode estar "asentando" antes de aplicar forza á chapa.
4. Axuste a forza do prensachapas progresivamente: Aumente a presión do prensachapas en pequenos pasos. Se as pregas persisten pero comezan a aparecer roturas, reduciu demasiado a xanela de proceso—considere cambiar os cordóns de embutición ou a lubricación.
5. Revise a lubricación: Comprobe se a mestura de lubricante é demasiado rica ou se se está aplicando en exceso na zona da aba.
6. Examinar a superficie das ferramentas: Buscar agarrotamentos nas rebarbas ou raios que poidan estar creando arrastre desigual.

Dominar o fluxo

Evitar o arrugamento non se trata de eliminar a forza, senón de xestiona-la co precisión. Requírese dun enfoque global que equicre o esforzo circunferencial coas variables de control de enxeñaría como a forza do prensachapas, a xeometría das ferramentas e a selección do material. Ao tratar o proceso de estampado como un sistema de variables interrelacionadas en vez de pasos illados, os fabricantes poden lograr pezas estampadas en profundidade consistentes e sen defectos.

O éxito está nos detalles: o cálculo preciso da presión en N/mm², a colocación estratéxica das rebarbas e a disciplina para manter as condicións da prensa e das ferramentas. Con estes controles en lugar, incluso as xeometrías máis complexas poden formarse de maneira fiabil.

Preguntas frecuentes

1. Como calculo a forza correcta do prensachapas?

O cálculo da liña base consiste en multiplicar a área da brida (baixo o prensachapas) pola presión específica requirida para o material. Para o acero suave, empregue aproximadamente 2,5 N/mm² (MPa). Engada sempre un marxe de seguridade (por exemplo, +30 %) aos seus requisitos de capacidade de prensa para permitir axustes durante a proba.

2. Pode causar rugas un exceso de lubricante?

Si. O lubricante reduce a fricción, que é unha das forzas que axuda a restrinxir o fluxo do material. Se a fricción diminúe considerablemente sen un aumento correspondente na Forza do Prensachapas, o material pode fluír demasiado libremente dentro da cavidade da troquel, provocando ondulacións e rugas.

3. Cal é a diferenza entre arrugas e desgarros?

As arrugas e os desgarros son modos opostos de fallo. As arrugas están causadas por compresión excesiva e restrición insuficiente do fluxo (material solto). O desgarro (rasgadura) está causado por tensión excesiva e demasiada restrición do fluxo (material tenso). O obxectivo do estampador é atopar a "xanela de proceso" entre estes dous defectos.