Notching pada Stamping Logam Otomotif: Proses & Aturan Desain

TL;DR

Penggoresan dalam stamping logam otomotif adalah operasi geser presisi yang digunakan untuk menghilangkan material dari tepi luar strip atau blank lembaran logam. Berbeda dengan punching internal, notching menciptakan profil eksternal komponen dan sangat penting untuk mati progresif fungsi, di mana "pitch notches" mengatur umpan dan penjajaran strip melalui press. Proses ini memungkinkan pembentukan geometri kompleks untuk sasis kendaraan, braket, dan penguat struktural dengan melepaskan material agar dapat ditekuk atau ditarik tanpa deformasi.

Bagi insinyur dan profesional pengadaan, penguasaan parameter notching—seperti celah pemotongan, rasio lebar terhadap ketebalan, dan jari-jari sudut—sangat penting untuk mencegah cacat umum seperti keausan die, burr, dan retak struktural, terutama saat bekerja dengan modern Baja Kekuatan Tinggi Lanjutan (AHSS) .

Proses Notching dalam Stamping Otomotif

Dalam lingkungan manufaktur otomotif dengan volume tinggi, notching jarang menjadi operasi tersendiri. Operasi ini biasanya terintegrasi ke dalam urutan die progresif , di mana kumparan baja kontinu dimasukkan ke dalam mesin press yang melakukan beberapa operasi dalam setiap satu kali langkah. Memahami mekanika notching adalah langkah pertama untuk mengoptimalkan kualitas komponen.

Mekanika Geser

Pada dasarnya, notching merupakan proses pemotongan geser. Sebuah punch (alat laki-laki) mendorong pelat logam masuk ke dalam die (alat perempuan). Saat punch menyentuh material, logam mengalami tegangan geser hingga terjadi patah. Kualitas tepi potongan ini ditentukan oleh celah pemotongan —celah antara punch dan die 10% dari ketebalan material , meskipun nilai ini bervariasi tergantung pada kekuatan tarik material.

• Zona Geser: Bagian yang mengilap dan halus dari tepi potongan, tempat punch awalnya menembus.
• Zona Patah: Bagian yang lebih kasar dan berbentuk sudut tempat logam akhirnya patah lepas.
• Burr: Rusuk tajam yang tersisa di tepi bawah; burre yang berlebihan biasanya menunjukkan jarak yang tidak tepat atau perkakas yang tumpul.

Peran Kritis dari "Pitch Notch"

Pada die progresif, pitch notch (juga disebut french notch atau side notch) memiliki fungsi logistik yang penting. Notch ini memotong bentuk tertentu pada tepi strip pembawa agar pilot mekanis dapat menempatkan strip secara tepat di setiap stasiun. Tanpa pitch notching yang akurat, strip akan tidak sejajar saat bergerak melalui die, yang dapat menyebabkan tabrakan alat yang parah atau bagian yang tidak sesuai toleransi. Hal ini menjadikan stasiun notching salah satu aspek paling penting dalam desain tata letak strip.

Panduan Desain Kritis untuk Notch Otomotif

Merancang notch yang kuat memerlukan kepatuhan terhadap batasan teknik yang ketat. Mengabaikan aturan-aturan ini sering menyebabkan kegagalan alat lebih awal atau bagian yang cacat. Berikut adalah panduan konsensus untuk logam lembaran otomotif standar (baja dan aluminium).

Aturan Emas Geometri Notch

Insinyur harus menyeimbangkan keinginan untuk geometri yang ketat dengan batas fisik bahan dan alat. Parameter berikut adalah standar industri untuk memastikan kemampuan manufaktur:

Pertimbangan Lanjutan untuk AHSS

Badan kendaraan semakin mengandalkan Baja Kekuatan Tinggi Mutakhir (AHSS) untuk mengurangi berat sambil mempertahankan keselamatan. Material seperti baja Dual-Phase (DP) atau baja Martensitik berperilaku berbeda dibandingkan baja lunak. Saat membuat takik pada AHSS, beban kejut pada peralatan jauh lebih tinggi. Desainer harus meningkatkan lebar takik minimum menjadi 1,5x ketebalan material dan menggunakan radius sudut yang cukup besar untuk mencegah pecahnya komponen selama peristiwa tabrakan atau siklus kelelahan.

Tantangan dan Solusi Khusus Otomotif

Sektor otomotif menuntut manufaktur bebas cacat dengan kecepatan tinggi. Lingkungan ini menghadirkan tantangan unik yang sering kali tidak dapat ditangani oleh bengkel fabrikasi standar.

Penarikan Slug dan Manajemen Limbah Logam

Ketika takikan dibuat, potongan logam yang dilepas (slug) harus dikeluarkan dari cetakan. Dalam proses stamping kecepatan tinggi, vakum yang terbentuk saat pons bergerak mundur dapat menarik slug kembali ke permukaan cetakan—fenomena yang dikenal sebagai penarikan Slug jika slug jatuh di atas strip, langkah press berikutnya akan mendorongnya masuk ke dalam komponen, menyebabkan cacat berupa "benjolan" atau merusak cetakan.

Solusi:

• Pin Pendorong: Pin pegas di dalam pons untuk mendorong slug ke bawah secara fisik.
• Cetakan Vakum: Sistem hisap di bawah blok cetakan untuk menarik slug keluar.
• Sudut Shear: Penggerindaan sudut tipis pada permukaan pons untuk mengurangi segel vakum.

Keausan Peralatan dalam Produksi Volume Tinggi

Sebuah operasi stamping mobil yang khas mungkin membutuhkan ratusan ribu kali per bulan. Baja alat standar (seperti D2) seringkali terdegradasi terlalu cepat saat mengiris kelas otomotif abrasif. Produsen terkemuka sekarang menggunakan Baja bubuk Metalurgi (PM) atau Pemberatan karbida dilapisi dengan TiCN (Titanium Carbonitride) untuk memperpanjang umur dan menjaga kualitas tepi.

Menghubungkan Prototipe dan Produksi Massal

Salah satu fase yang paling sulit dalam pengembangan otomotif adalah transisi dari prototipe bervolume rendah ke produksi massal. Prototyping sering menggunakan pemotongan laser (yang tidak menciptakan burrs atau stres), sementara produksi menggunakan alat keras (yang memperkenalkan stres geser). Ketidakseimbangan ini dapat menyebabkan kegagalan yang tidak terduga selama validasi.

Untuk mengurangi risiko ini, sangat penting untuk bermitra dengan produsen yang dapat mensimulasikan kondisi produksi lebih awal. Shaoyi Metal Technology mengkhususkan diri dalam menjembatani kesenjangan ini, menawarkan solusi stamping yang komprehensif yang berkisar dari prototipe cepat hingga produksi volume tinggi. Dengan presisi IATF 16949 yang disertifikasi dan kapasitas pers hingga 600 ton, mereka menangani komponen penting seperti lengan kontrol dan subframes, memastikan bahwa tujuan rekayasa bertahan dari transisi ke produksi massal.

Mesin & Alat: Progressive vs Transfer Dies

Pilihan teknologi die secara fundamental mengubah cara notching dilakukan. Pilihan yang benar tergantung pada kompleksitas bagian dan volume tahunan.

Dies progresif

Dalam die progresif, operasi notching dilakukan sementara bagian masih melekat pada strip kumparan. Cangkok menentukan bentuk bagian langkah demi langkah. Ini adalah metode yang paling efisien untuk bagian-bagian otomotif kecil hingga menengah (penggandengan, klip, konektor) karena menghasilkan bagian yang selesai dengan setiap pukulan. Namun, tata Letak Strip adalah kompleks, dan pemanfaatan bahan dapat lebih rendah karena kebutuhan untuk jaring pembawa.

Transfer mati

Untuk bagian yang lebih besar seperti panel tubuh, pilar, atau anggota silang, transfer mati lebih disukai. Di sini, sebuah kosong dipotong (diukir) di stasiun pertama dan kemudian secara mekanis ditransfer oleh jari robot ke stasiun berikutnya. Notching dalam transfer mati sering digunakan untuk blank yang dikembangkan membuat bentuk datar yang kompleks yang dibutuhkan untuk membentuk bagian yang ditarik dalam tanpa kerutan. Transfer mati memungkinkan pemanfaatan bahan yang lebih baik tetapi beroperasi pada kecepatan yang lebih lambat daripada mati progresif.

Teknik untuk Keakuratan dan Kinerja

Mencoret lebih dari sekedar memotong logam; ini adalah operasi strategis yang menentukan efisiensi jalur stamping dan integritas struktural komponen kendaraan akhir. Apakah mengoptimalkan untuk celah pitch dalam die progresif atau menghitung radius sudut untuk AHSS bracket, keberhasilan terletak pada detail. Dengan mematuhi rasio desain yang terbukti dan memilih mitra perkakas yang tepat yang mampu menangani permintaan berat ton tinggi, insinyur otomotif dapat memastikan desain mereka tidak hanya dapat diproduksi, tetapi cukup kuat untuk jalan di depan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

1. Menggunakan Apa perbedaan antara trimming dan notching?

Meskipun keduanya adalah operasi pemotongan, perbedaannya terletak pada tujuan dan geometri mereka. Penggoresan menghilangkan bentuk tertentu dari tepi luar benda kerja, seringkali untuk memfasilitasi lenturan atau perakitan. Pemotongan biasanya merupakan operasi finishing yang digunakan untuk memotong material berlebih (flash) dari perimeter bagian yang ditarik atau dibentuk untuk membawanya ke dimensi akhir.

2. Apa yang mendefinisikan proses "notching" dalam pengolahan logam?

Notching adalah proses penggunting yang digunakan untuk menghilangkan sebagian material dari tepi lembaran logam atau strip. Hal ini dilakukan dengan menggunakan pencetakan di mana alat pemotong memaksa logam terhadap tepi die, mengirisnya untuk menciptakan profil, relief, atau ruang kosong untuk langkah-langkah pembentukan berikutnya.

3. Mengapa rasio lebar-ke-kekebalan penting dalam notching?

Rasio lebar-ke-kekandelan sangat penting untuk umur alat. Lebar kerucut yang lebih sempit dari ketebalan material (rasio kurang dari 1:1) menimbulkan tekanan kompresi yang berlebihan pada tusuk, menyebabkannya menyimpang atau pecah. Menjalankan aturan minimum 1:1 memastikan alat bertindak sebagai alat pemotong daripada kolom di bawah beban.