Жоғары беріктіктегі болат үшін қалып дизайндағы маңызды стратегиялар

ҚЫСҚАША

Жоғары беріктік болатын (HSS) штамптау үшін матрицаларды жобалау жеңіл болатқа қарағанда түбегейлі басқа тәсіл талап етеді. HSS-тің жоғары созылу беріктігі мен пісіру қабілетінің төмендігі сияқты ерекше қасиеттері көбірек серпімді оралу және жоғары штамптау күштері сияқты маңызды қиындықтарға әкеледі. Сәттілікке жету үшін матрицаның өте берік құрылымын жасау, алдыңғы қатарлы тозуға төзімді құрал материалдары мен қаптамаларды таңдау және өндіріс басталмас бұрын мәселелерді болжап, оларды болдырмау үшін пісіру симуляциясын пайдалану қажет.

Негізгі қиындықтар: HSS штамптау неге арнайы матрица жобалауды талап етеді

Жоғары беріктікке ие болаттар (HSS) және жетілдірілген жоғары беріктікке ие болаттар (AHSS) жеңіл, бірақ қауіпсіз көлік конструкцияларын жасау үшін заманауи өндірістің негізгі тұтас тастары болып табылады, әсіресе автомобиль өнеркәсібінде. Дегенмен, олардың жақсы механикалық қасиеттері дәстүрлі матрица құрылымына жарамсыз ететін күрделіліктерді туғызады. Көміртегілі болаттардан өзгеше, HSS-тің кейбір маркалары 1200 МПа-дан асатын созылу беріктігіне ие болып, созылу немесе созылғыштығы төмендейді. Бұл комбинация HSS штамптаудағы ерекше қиыншылықтардың негізгі себебі болып табылады.

Ең басты мәселе — материалдың пішінделуінен кейінгі серпімді қалпына келуі, яғни серпінді қайтару. Жоғары қаттылықты болаттың (HSS) айтарлықтай жоғары беріктік шегі болатындықтан, ол бастапқы пішініне қайта оралуға бейім, сондықтан соңғы бөлшекте өлшемдік дәлдікті қамтамасыз ету қиынға түседі. Бұл өлшемдерді компенсациялау үшін иілуді асыра орындау немесе кейіннен созу сияқты арнайы матрица процестерін қолдануды талап етеді. Сонымен қатар, HSS-ті пішіндеуге қажетті үлкен күш матрица құрылымына өте жоғары кернеу түсіреді және егер матрица осы жүктемелерге шыдай алмайтындай жасалған болса, тез тозу мен уақытынан бұрын бұзылу қаупін арттырады. Жоғары Қаттылықты Болат Штамптау Дизайн Кітабы бойынша, таза болат үшін жұмыс істейтін процесс әрқашан HSS үшін қабылданатын нәтиже бермейді және жиі созылу, сындар немесе айтарлықтай өлшемдік тұрақсыздық сияқты ақауларға әкеледі.

Бұл материал қасиеттерінің айырмашылықтары матрица құрылымын қайта толық бағалауды талап етеді. Қажетті жоғары тоннаждың қажеттілігі тек престі таңдауға ғана әсер етпейді, сонымен қатар матрицаның берік құрылысын анықтайды. Жоғары беріктік болатының (HSS) төмен формалануы бөлшектерді құрастырушылардың матрица инженерлерімен тығыз жұмыс істеуін, материалдың штамптау кезінде бүлінуін болдырмау үшін түйінді және тиісті радиустары бар геометриялар жасауын талап етеді. Арнайы тәсіл болмаған жағдайда өндірушілер қымбатқа түсетін тәжірибе мен қате циклдарына, нашар бөлшек сапасына және ақауланған құрал-жабдықтарға тап болады.

Жоғары беріктік қорытпалар/жоғары беріктік қорытпалар үшін құрылымдық матрица құру принциптері

HSS-тің үлкен күштерін басу үшін және оның ерекше әрекетін басқару үшін матрицаның құрылымдық конструкциясы едәуір берік болуы керек. Бұл тек материалды көбірек пайдалануға ғана шектелмейді, сонымен қатар қаттылыққа, күшті таратуға және материал ағынын бақылауға стратегиялық тұрғыдан қарауды қажет етеді. Негізгі мақсат — жүктеме астында деформацияланбауға төзімді матрица жасау, өйткені аздап иілу өлшемдік дәлсіздікке және бөлшектер сапасының тұрақсыздығына әкеп соғуы мүмкін. Бұл жиі матрицалардың ауырлау болуын, тақталардың қалыңдау болуын және матрица мен тескіштің престің барлық жүрісі кезінде дәл бір-біріне сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін нығайтылған бағыттау жүйелерін қажет етеді.

Материал ағынын тиімді басқару — құрылымдық жобалаудың тағы бір маңызды аспектісі. Төменгі көміртегілі болат үшін міндетті емес немесе аз маңызды элементтер ЖЖБ үшін маңызды болып табылады. Мысалы, желбезек пайда болуын немесе жарылуларды болдырмау үшін материалдың бақылаусыз қозғалысын алдын алу үшін дәл шектеу күшін қамтамасыз ету үшін салмақтарды мұқият жобалау және орналастыру қажет. Кейбір алдыңғы қатарлы процестерде престің жүрісінің соңында бөлшектің жақтауларында созылуға арнайы әкелу үшін матрицаға «локстеп» сияқты элементтер қосылады. Бұл әдіс пост-созылу немесе «пішін беру» деп аталады және қалдық кернеуді минималдандыруға және серпінді қайту құбылысын бірқатар дәрежеде азайтуға көмектеседі.

Осындай күрделі құралдарды жобалау мен жасау терең сараптаманы талап етеді. Мысалы, саланың жетекшілері мықты мамандар Shaoyi Metal Technology тапсырыс бойынша автомобиль өнеркәсібінің өзек түрлерін штамптауға маманданған, OEM-дерге жоғары дәлдікті шешімдер ұсыну үшін алдыңғы қатарлы CAE-модельдеу мен жоба басқаруды пайдаланады. Жоғары беріктікті болаттар (HSS) үшін прогрессивті өзектің құрылымын жобалау кезінде көптеген пішіндеу станцияларын қамтиды және әрбір сатыдағы жұмыс қатайту мен серпімді оралуға назар аударып, мұны нақты жоспарлау қажет. HSS үшін көп станциялы прогрессивті өзектің құрылымы әлдеқайда күрделі болып келеді және барлық операциялар кезінде пайда болатын жинақталған кернеулерді ұстап тұру үшін дәл есептеліп дайындалуы тиіс.

HSS өзектері үшін негізгі құрылымдық жобалау тізімі

• Нығайтылған өзек жиынтықтары: Иілуді болдырмау үшін өзек аяғы мен пунш ұстағыш үшін қалыңдау, жоғары сортты болат пластиналарын қолданыңыз.
• Бекітілген бағыттау жүйесі: Жоғары жүктемелі қолданыстар үшін үлкен өлшемді бағыттауыш пиндері мен бушингтерді қолданыңыз және қысымды майлау жүйелерін қарастырыңыз.
• Терізді және кілттелген компоненттер: Қысым астында қозғалысты немесе ығысуды болдырмау үшін барлық пішіндеу болаттары мен салынған элементтерді өзек аяғына тығыз енгізіп, кілттеңіз.
• Оптималды дравбид құрылымы: Сынуға жол бермей, материал ағысын басқару үшін штамптау тегершектерінің идеалды пішінін, биіктігін және орналасуын анықтау үшін симуляцияны қолданыңыз.
• Серпімділік компенсациясының мүмкіндіктері: Материалдың серпімділігін ескеру үшін есептелген артық иілу бұрыштарымен пісіру беттерін жобалаңыз.
• Қатайтылған тозуға төзімді тақталар: Кам сақиналарының астында немесе байламдық беттерде сияқты үйкелісі жоғары аймақтарға қатайтылған тозуға төзімді тақталарды енгізіңіз.
• Жеткілікті престің күші: Жоғары формалық жүктемелерді өңдеуге арналған, машинаға зиян келтірмейтін жеткілікті күш пен төсек өлшемі бар престе штампты жобалау керектігіне көз жеткізіңіз.

Штамп материалын таңдау және компоненттердің техникалық сипаттамалары

Жоғары беріктік болатын штамптау үшін қолданылатын матрицаның өнімділігі мен қызмет ету мерзімі оны жасау үшін қолданылған материалдарға тікелей байланысты. ЖББ пісіру кезінде пайда болатын экстремалды қысым мен үйкеліс күштері әдеттегі аспаптық болаттан жасалған матрицаларды тез бұзады. Сондықтан соққыштар, матрицалар және пісіру салынбалары сияқты маңызды компоненттер үшін дұрыс материалдарды таңдау процестің ұзақ қызмет етуі мен сенімділігі үшін жақсарту емес, негізгі талап болып табылады. Талдау нақты ЖББ маркасына, өндіріс көлеміне және пісіру операциясының қатаңдығына байланысты.

D2 немесе ұнтақты металл (PM) маркалары сияқты жоғары өнімді суық жұмыс құралды болаттары жиі бастапқы нүкте болып табылады. Бұл материалдар кәдімгі құралды болаттармен салыстырғанда қаттылық, беріктік және қысу беріктігінің жақсырақ тіркесімін ұсынады. Ең соңғы өнімділікті, әсіресе үлкен тозу аймақтарында одан да жоғары болу үшін алдыңғы қатарлы беттік қаптамалар қолданылады. Физикалық будың шөгіндісі (PVD) және химиялық будың шөгіндісі (CVD) қаптамалары үйкелісті азайтатын, матаның матрицаға жабысып қалуын (матадан матрицаға материалдың ауысуы) болдырмау үшін және құралдың қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзарту үшін өте қатты, майлағыш беттік қабат құрады.

Негізгі пішіндеу беттерінен тыс, дәлдік пен төзімділік үшін арнайы компоненттер қажет. Соғу күші мен тесу жүктемелеріне шыдай алу үшін матрицалар дұрыс материалдан, геометриядан және қаптамадан тұратындай етіп арнайы жобалануы керек. Прогрессивті матрицаларда бөлшектің сапасы үшін маңызды болып табылатын дәл бос қалдықты орналастыруды сақтау үшін ұяшық бағдарлаушылар мен орналасу пилоттық штифтері сияқты бағыттауыш және орналасу компоненттері де қатайтылуы мен дәл цинковкалануы тиіс. HSS-тің соғу операцияларының жоғары талаптарын көтеру үшін әрбір компонентті нақты көрсету қажет.

Қазіргі заманғы ЖҚД матрицаларын жобалауда симуляцияның рөлі

Бұрын қиын материалдар үшін матрицаларды жобалау тәжірибелі конструкторлардың білімі мен интуициясына негізделді. Бұл жиі физикалық сынама мен қате әдісін қолдану арқылы ұзақ және қымбат процесті қажет етті. Қазір түзу формаларын модельдеу бағдарламалық жабдығы жоғары беріктіктегі болаттарды тегістеудің күрделілігін игеру үшін маңызды құралға айналды. Сияқты шешім ұсынушылардың атап көрсеткендей AutoForm Engineering , симуляция инженерлердің штамптау құралының болатын кесілуінен көп бұрын виртуалды ортада өндірістегі мүмкін болатын мәселелерді дәл болжап алып, оларды шешуіне мүмкіндік береді.

Шекті элементтер әдісін (FEA) қолданатын штамптау симуляциясы құрылымның түзілу процесінің цифрлық егізбегін жасайды. Бөлшектің геометриясын, ЖҚБ материалдарының қасиеттерін және штамптау процесі параметрлерін енгізу арқылы бағдарлама маңызды нәтижелерді болжай алады. Ол материал ағынын визуализациялайды, аса жұқартылу немесе жарылу қаупі бар аймақтарды анықтайды және ең бастысы, серпімді иілудің шамасы мен бағытын болжайды. Бұл алдын ала көру конструкторларға штамп құрылымын итерациялық түрде өзгертуге — созу белбеулерін реттеуге, радиустарды өзгертуге немесе қақпаның пішінін оптимизациялауға — мүмкіндік береді, соның арқасында бастапқы кезден бастап тұрақты және сенімді процесс қалыптасады.

Симуляцияның инвестициялық тиімділігі едәуір. Бұл физикалық матрицаны сынаудың қажеттілігін айтарлықтай төмендетеді, бұл әкелу уақытын қысқартады және дамыту шығындарын төмендетеді. Процесті цифрлық түрде оптимизациялау арқылы өндірушілер бөлшектер сапасын жақсартып, материал қалдықтарын азайта алады және өндірістің берік орындалуын қамтамасыз ете алады. Қате шегі аз болатын ЖПБ үшін симуляция матрица құру дизайнын реактивті өнерден болжау ғылымына айналдырады және күрделі бөлшектердің қауіпсіздік пен өнімділік талаптарының ең қатаң талаптарын сақтауын қамтамасыз етеді.

Матрицаны оптимизациялау үшін типтік симуляциялық жұмыс үрдісі

1. Бастапқы іске білуге болатындығын талдау: Процесс бөлшектің 3D-моделін импорттау арқылы басталады. Таңдалған ЖПБ маркасымен дизайнның жалпы пішінделуін бағалау үшін жылдам симуляция жүргізіледі және дерhal проблемалық аймақтар анықталады.
2. Процесс және матрица бетінің дизайны: Инженерлер виртуалды матрица процесін, операциялар санын, биндер беттерін және бастапқы дроулифтің орналасуын құрастырады. Бұл жан-жақты модельдеудің негізі болып табылады.
3. Материал қасиетін анықтау: Таңдалған HSS-тің нақты механикалық қасиеттері (мысалы, ағу беріктігі, созылу беріктігі, созылу) бағдарламаның материал базасына енгізіледі. Нәтижелердің сенімді болуы үшін дәлдік маңызды.
4. Толық процесс модельдеу: Бағдарлама бүкіл штамптау тізбегін модельдейді, кернеулерді, деформациялар мен материал ағынын талдайды. Сыну, бүгілу немесе аса жұқару қаупін көрсететін пішін беруге болатындығы туралы есептерді шығарады.
5. Созылғаннан кейін пішіннің өзгеруін болжау мен компенсациялау: Пішіндеу модельдеуінен кейін серпімділік талдауы жүргізіледі. Бағдарлама серпімділіктен кейінгі бөлшектің соңғы пішінін есептейді және бұрмалауды болдырмау үшін автоматты түрде компенсацияланған матрица беттерін жасай алады.
6. Соңғы растау: Жабдықталған матрицаның дизайны соңғы штампталған бөлшектің барлық өлшемдік допусстарын қанағаттандыратынын тексеру үшін қайта симуляцияланады, бұл сенімді және сапалы өндірістік процесті қамтамасыз етеді.

Қазіргі заманғы матрица құру үшін алдыңғы қатарлы принциптерді интеграциялау

Жоғары беріктік болатын штамптау үшін матрица құрудағы даму кәсіби тәжірибеге негізделген дәстүрлі әдістерден озық инженерлік пәнге ауысуын білдіреді. ЖББ-ның туғызатын негізгі қиыншылықтар — аса күшті жүктемелер, жоғары серпімділік және тез тозу — көне әдістерді сенімсіз және тиімсіз етеді. Бұл қатаң салаға сәттілік қазір берік конструкциялық инженерия, озық материалтану және болжауыш симуляциялық технологияны ықпалдастыруға байланысты.

Жоғары беріктік болатының (HSS) матрица дизайнін меңгеру енді тек қана мықты құрал жасау туралы емес, ол әлдеқайда ақылды процесті жасау туралы. Материалдың негізгі қасиеттерін түсіну арқылы және матрицаның жалпы құрылымынан бастап пуансонның қаптамасына дейінгі әрбір элементін оптимизациялау үшін сандық құралдарды пайдалану арқылы өндірушілер осындай күрделі материалдарды пішіндеудің табиғи қиындықтарын жеңе алады. Бұл интеграцияланған тәсіл тек қана күрделі, жоғары сапалы бөлшектерді шығаруға мүмкіндік бермейді, сонымен қатар құрал-жабдықтың өзінің сенімділігі мен қызмет ету мерзімін қамтамасыз етеді. Жеңіл және қауіпсіз компоненттерге деген сұраныс өсе берген сайын, бәсекеге қабілетті және сәтті өндіріс үшін осындай алдыңғы қатарлы дизайн принциптері маңызды болып қала береді.

Жоғары беріктік болатының (HSS) матрица дизайны туралы жиі қойылатын сұрақтар

1. Жоғары беріктік болатын сығу процесіндегі ең үлкен қиыншылық қандай?

Ең маңызды және тұрақты шығын — пружинаны басқару. Жоғары беріктікке ие болаттың (HSS) серпімді түрде қалпына келуі немесе қалыптау қысымын түсіргеннен кейін бүрісуіне байланысты материал күшті әсер етеді. Осы қозғалысты болжау және оған түзету енгізу соңғы бөлшектің қажетті өлшемдік дәлдігін қамтамасыз ету үшін маңызды және жиі күрделі симуляция мен матрицаға түзету стратегияларын қажет етеді.

2. Жоғары беріктікке ие болат үшін матрица саңылауы төменгі көміртегілі болатпен салыстырғанда қалай ерекшеленеді?

Матрица саңылауы — пуансон мен матрица қуысы арасындағы саңылау — әдетте жоғары беріктікке ие болат үшін үлкенірек және маңыздырақ. Төменгі көміртегілі болат кең саңылаумен қалыптауға болса, жоғары беріктікке ие болат үшін көбінесе материал қалыңдығының дәл пайызына сәйкес келетін саңылау қажет болады, ол кесуде таза кесуді қамтамасыз етеді және қалыптау кезінде материалды дәл басқаруға мүмкіндік береді. Дұрыс емес саңылау көптеген тегістерді, кесу жиектеріне жоғары кернеуді және матрицаның ерте тозуын тудыруы мүмкін.

3. HSS және жеңіл болатты тегістеу үшін бірдей сұйық май қолдануға бола ма?

Жоқ, HSS тегістеуіне арнайы сұйық май қажет. HSS формаластыру кезінде матрица бетінде пайда болатын экстремалды қысымдар мен температуралар стандартты майлардың ыдырауына, үйкеліске, шиыршықтануға және құрал-жабдықтың зақымдануына әкелуі мүмкін. Матрица мен өңделетін бөлшек арасында тұрақты кедергі құрып, материалдың тегіс ағуын қамтамасыз етіп, құрал-жабдықты қорғау үшін синтетикалық майлар, құрғақ пленкалы майлар немесе арнайы қаптамалар сияқты жоғары өнімді, экстремалды қысымды (EP) майлар қажет.