TL;DR

A fémlemezek alakításánál a redőzés elsősorban a nyomó gyűrűfeszültségek miatt keletkezik a perem területén, amikor a kiinduló lemez átmérője a kupak átmérőjére csökken. Amikor az anyag nem tud összenyomódni, tekeredés (bukk) lép fel.

A leghatékonyabb megelőzési mód a megfelelő Lemezrögzítő Erőt (BHF) alkalmazása az anyagáramlás korlátozására szakadás nélkül. Acél esetén körülbelül 2,5 N/mm² a szabványos alapérték. Másodlagos intézkedések közé tartozik a húzóhorok mechanikus anyagáram-vezérlés használata összetett területeken, valamint annak biztosítása, hogy a sablonlekerekítések optimálisak legyenek (ne legyenek túl nagyok), hogy fenntartsák a húzófeszültséget. Az operátoroknak elsődlegesnek kell tekinteniük az áramlási ellenállás és az anyag határhúzóviszonya (LDR) közötti egyensúlyt.

A redőzés fizikája: miért tekeredik meg a fém

A gyűrődés hatékony megelőzése érdekében az építészeknek először meg kell érteniük a nyomó instabilitás mechanizmusát. Mélyhúzás során egy lapos alaklapon átalakul háromdimenziós formává. Ahogy az anyag a lemez külső szélétől a kivágó sablon üregébe áramlik, a kerület csökken. Ez a csökkenés tangenciális irányú (gyűrűirányú) összenyomódásra kényszeríti az anyagot. Ha ez a nyomófeszültség meghaladja az anyag kritikus horpadási feszültségét, a fém hullámokat vagy redőket képez, amelyek gyűrődést eredményeznek.

Ez a jelenség a Mélyhúzhatósági határár (LDR) —a lemezátmérő és az ütőszeg átmérője közötti arány—által van meghatározva. Amikor a lemez túl nagy az ütőszeghez képest, az anyag annyi mennyisége „gyűlik össze” a peremben, hogy kezelhetetlenné válik, súlyos vastagodást okozva. Ha a sablonfelület és a lemezrögzítő közötti rés nem megfelelően szabályozott ennek a vastagodásnak a kompenzálására (általában csak 10–20%-os tűrés engedélyezett a névleges vastagság felett), az anyag behorpad az üres térbe.

A redőződés két fő formában jelentkezik: Flangeredőzés (Elsőrendű), amely a befogó alatti területen következik be, és Falkaredőzés (Másodrendű), amely a sablonsugár és az ütősugár közötti alátámasztatlan zónában keletkezik. A redő keletkezési helyének azonosítása az első lépés a hibadiagnosztikában: a flangeredők elégtelen befogó nyomást jeleznek, míg a falkaredők gyakran túl nagy sablonsugarakra vagy rossz anyagilleszkedésre utalnak.

Elsődleges megoldás: A lemezbefogó erő (BHF) optimalizálása

A Sajtógyűrű (vagy befogó) az elsődleges szabályozható változó a redők megelőzésében. Feladata elegendő nyomás kifejtése a flangén a horpadás megakadályozása érdekében, miközben lehetővé teszi az anyag beszivárgását a sablonba. Ha a nyomás túl alacsony, redők keletkeznek; ha túl magas, az anyag megszakad (repedezik), mert nem tud áramlani.

A szakmai szabványok szerint a szükséges fajlagos nyomás jelentősen eltér az anyagtípustól függően. Gyakorlati irányelvként az indítóbeállításhoz a következő adható:

• Acél: ~2,5 N/mm²
• Réz Hõanyagok: 2,0 – 2,4 N/mm²
• Alumínium ötvözetek: 1,2 – 1,5 N/mm²

A mérnököknek ki kell számítaniuk a szükséges erőt a bilincs alatti flensa vetületi területe alapján. Ajánlott kb. 30%-os biztonsági tényezőt figyelembe venni ebben a számításban a tervezés fázisában, mivel egyszerűbb a sajtón a nyomást csökkenteni, mint a tervezettnél nagyobb erőt kifejteni.

Összetett alkatrészeknél az egyenletes nyomás gyakran nem elegendő. A fejlett rendszerek változtatható nyomású rendszereket (hidraulikus vagy nitrogénbetétes párnákat) használnak, amelyek az ütés során képesek az erőt szabályozni – kezdetben nagy nyomást alkalmazva a flensa rögzítéséhez, majd csökkentve azt az alkatrész mélyülése közben, hogy elkerüljék a szakadást. Az távolságcsavarak vagy kiegyenlítő blokkok (megállóblokkok) használata elengedhetetlen ahhoz, hogy pontos rés maradjon, amely enyhén vastagabb az anyagnál, így biztosítva, hogy a bilincs ne egyszerűen összenyomja a lemezt, hanem visszafogja azt.

Szerszámkialakítás-vezérlés: Húzóhorony és lekerekítések

Amikor a nyomás önmagában nem képes szabályozni az anyagáramlást – ami gyakran előfordul aszimmetrikus autóipari alkatrészeknél – húzóhorok a szükséges mérnöki megoldás. A húzóhorony emelt bordák a zárófelületen, amelyek kényszerítik az anyagot, hogy meghajoljon és kiegyenesedjen, mielőtt belépne az üregbe. Ez a mechanikai hatás súrlódástól független visszatartó erőt hoz létre, lehetővé téve a pontos helyi áramlásszabályozást.

A geometriája a sajtrádiusz szintén kritikus fontosságú. A túl kicsi rádiusz korlátozza az áramlást és repedést okozhat, míg a túl nagy rádiusz csökkenti az érintkezési felületet és a peremen ható hatékony feszültséget, ami túlszabad anyagáramlást és redőződést eredményezhet. A sajtrádiuszt tökéletesen fel kell polírozni, és geometriailag pontosnak kell lennie, hogy fenntartsa a feszültség "ideális tartományát". túl nagy reduces the contact area and effective tension on the flange, encouraging material to flow too freely and wrinkle. The die radius must be perfectly polished and geometrically accurate to maintain the "sweet spot" of tension.

Továbbá, az eszköz merevsége is számít. Ha az a bélyegző sablon alapja nem elég vastag, a tonnás terhelés alatt deformálódhat, ami egyenetlen nyomáseloszláshoz vezet. Az iránypinzéknek elég erőseknek kell lenniük ahhoz, hogy megakadályozzák a felső és alsó szerszám bármilyen oldalirányú mozgását, amely inkonzisztens hézagokat és helyi gyűrődéseket okozna.

Folyamatváltozók: Kenés és anyagkiválasztás

A súrlódás kétélű fegyver a mélyhúzás során. Míg főleg elengedhetetlen a ragadás és szakadás megelőzéséhez, a túlzott kenőképesség (túl nagy csúszás) valójában súlyosbíthatja a gyűrődést ha a BHF-et nem növelik kompenzációként. Az anyag olyan könnyen áramlik, hogy a befogó nem képes elegendő súrlódást létrehozni a hajlítóerők visszatartásához. Győződjön meg róla, hogy a kenőanyagot egyenletesen viszik fel, és a fúvókák rögzített helyzetben vannak.

Anyagtulajdonságok meghatározzák a folyamatablakot is. Rozsdamentes acél alkalmazások esetén a szabványos cseréje 304-val/-vel 304L jelentősen javíthatja az alakíthatóságot. A 304L alacsonyabb folyáshatár (kb. 35 KSI a 304-es 42 KSI-vel szemben), ami azt jelenti, hogy kevésbé áll ellen az áramlásnak, és lassabban keményedik meg, csökkentve az erőt, amelyre szükség van a lapos tartás fenntartásához. Mindig ellenőrizze, hogy a nyersanyagot „Mélyhúzás minőségű” (DDQ) jelöléssel adják meg, hogy minimalizálja az anizotrópiát.

Még tökéletes tervezés esetén is a gyártási partnerek fizikai képessége a korlátozó tényező. Nagy volumenű járműipari alkatrészeknél, például vezérlőkaroknál vagy alvázkereteknél, a pontosság elengedhetetlen. Olyan gyártók, mint a Shaoyi Metal Technology 600 tonnás sajátokig és IATF 16949 tanúsítványig terjedő kapacitásokkal rendelkezik, hogy áthidalja a rést a gyors prototípusgyártás és tömeges gyártás között. Szakértő partnerrel való együttműködés biztosítja, hogy az elméleti BHF-számításokat tényleges felszerelési képesség kísérje, megelőzve a hibákat, mielőtt elérnék a szerelősort.

Hibaelhárítási ellenőrzőlista: Lépésről lépésre protokoll

Amikor redők jelennek meg a gyártósoron, kövesse ezt a szisztematikus diagnosztikai folyamatot a hiba alapvető okjának azonosításához:

1. Ellenőrizze a sajtotógépet: Fekete kopását vagy a tolóerő nem párhuzamosságát ellenőrizze. Ha a tolóerő nem merőlegesen érkezik lefelé, a nyomáseloszlás egyenetlen lesz.
2. Ellenőrizze az anyag specifikációit: A anyagvastagság állandó? Mérje meg a tekercs szélét; akár 0,003 hüvelyknyi eltérés is befolyásolhatja a bilincs résnyílását.
3. Ellenőrizze a távtartókat: A stopperblokkok helyes rést állítanak be? Ha elkoptak vagy lazaak, a bilincs előfordulhat, hogy erő kifejtése előtt már „aljára kerül”.
4. A BHF finomhangolása lépésenként: Növelje a bilincselő nyomást kis lépésekben. Ha a redők továbbra is fennállnak, de repedések kezdődnek, túl szűkre csökkentette a folyamatablakot – vizsgálja meg a húzóhorony vagy a kenés változtatását.
5. Kenés ellenőrzése: Ellenőrizze, hogy a kenőanyag keveréke túl tömény-e vagy túl bőven van-e felhordva a perem területén.
6. A szerszám felületének ellenőrzése: Keressen megemelkedést a húzóhorokon vagy lekerekítésekön, amelyek egyenetlen húzást okozhatnak.

Az anyagáramlás mestere

A redők megelőzése nem az erő megszüntetéséről, hanem annak precíz kezeléséről szól. Egy olyan komplex megközelítést igényel, amely kiegyensúlyozza a gyűrűfeszültség fizikáját a lemezbefogó erő, a szerszámgeometria és az anyagválasztás mérnöki szabályozásával. Ha a sajtolási folyamatot egymással kölcsönhatásban álló változók rendszereként kezeljük, és nem elkülönült lépésekként, akkor a gyártók folyamatosan hibamentes mélyhúzott alkatrészeket hozhatnak létre.

Az apró részletek tartalmazzák a siker kulcsát: a N/mm² nyomás pontos kiszámítása, a húzóhorok stratégiai elhelyezése, valamint az a fegyelem, hogy a sajtó- és szerszámállapotot állandó szinten tartsuk. Ezekkel a szabályozó mechanizmusokkal még a legbonyolultabb geometriák is megbízhatóan kialakíthatók.

Gyakran Ismételt Kérdések

1. Hogyan számítom ki a helyes lemezbefogó erőt?

A referencia-számítás során a flánc (a kötőanyag alatt) területét szorozzák a anyaghoz szükséges fajlagos nyomással. A lágy acél esetében kb. 2,5 N/mm² (MPa). A nyomtatási kapacitás követelményeihez mindig adjon egy biztonsági határ (pl. +30%) a kipróbálás során történő módosításhoz.

2. A székhely. A túl sok kenőanyag okozhat ráncokat?

- Igen, az. A kenőanyag csökkenti az súrlódást, ami az egyik erő, amely segít visszatartani az anyagáramlást. Ha a súrlódás jelentősen csökken a száraztartó erő megfelelő növekedése nélkül, az anyag túl szabadon áramolhat a formázó üregbe, ami görbülethez és ráncokhoz vezethet.

3. A szülői család. Mi a különbség a ráncosodás és a szakadás között?

A ráncosodás és a szakadás ellentétes hibás mód. A ráncok kialakulását okozza: túlzott tömörítés és nem megfelelő áramlási korlátozás (logisztikus anyag). A szakadást a következők okozzák: túlzott feszültség és túl nagy a áramlási korlátozás (sűrű anyag). A nyomószemüveg célja, hogy megtalálja a két hiba közötti "fennjárót".