ҚЫСҚАША

Серпімділік — бұйымдарды формалағаннан кейін қаңылтыр металдың серпімді деформацияға ұшырап қайта пішін алуы, ол автомобиль қалыптарын жобалауда өлшемдік дәлсіздіктер мен қымбат өндірістік кешігулерге әкелетін маңызды мәселе. Серпімділіктің әсері Жоғары беріктікті Күрделі Стальдарда (AHSS) әлдеқайда күшті болады. Оны тиімді басқару үшін бұл құбылысты дәл болжау және алдын ала компенсацияланған қалып жобасын жасау қажет — яғни құрал-жабдық беттерін өзгерту арқылы соңғы бөлшек дәл нақты мақсатты пішінге ие болатындай ету керек.

Автомобиль өндірісіндегі серпімділікті түсіну және оның маңызды әсері

Металл бетінің пішінделуі кезінде серпімді қалпына келуі деп пішіндеу қысымы алынып тасталғаннан және оны қалыптан шығарғаннан кейін бөлшек тәжірибе жүзінде өзгеретін геометриялық пішінді айтады. Бұл құбылыс материал шаңғылау кезінде тұрақты (пластикалық) және уақытша (серпімді) деформацияны бір мезгілде бастан өткергенде пайда болады. Құрал-жабдық алынып тасталғаннан кейін материалдың ішінде жинақталған серпімді энергия оның бір бөлігін бастапқы пішініне қайтаруға әкеледі. Бұл сияқты шағын серпімді қалпына келу автомобиль өндірісінің дәлдікті талап ететін әлемі үшін үлкен салдарларға әкелуі мүмкін.

Бақыланбайтын серпімді қалпына келудің әсері ауыр болып, өндіріс процесіне таралады. Дәлсіз болжау геометриялық допусстарға сай келмейтін бөлшектердің шығуына тікелей әкеледі. Бұл өлшемдік ауытқу өндірістің келесі сатыларында үлкен қиындықтар туғызады және соңғы өнімнің сапасы мен бүтіндігін бұзады. Негізгі теріс әсерлерге мыналар жатады:

• Өлшемдік ауытқулар: Соңғы бөлшек CAD геометриясымен сәйкес келмейді, нәтижесінде жинақтау мен өңдеу сапасы төмендейді.
• Жинақтау қиындықтары: Сәйкессіз компоненттер автоматтандырылған және қолмен жинақтау процестерін қиындатады немесе мүлдем мүмкін емес етеді, бұл өндіріс желісінің тоқтауына әкеледі.
• Қалыпты сынама циклдерінің артуы: Инженерлер бөлшектің дұрыс пішінін алу үшін қайталанып отыратын өзгерту мен сынақтан өткізу арқылы қымбатқа түсетін және уақыт алуды талап ететін тәжірибелік-қате цикліне мәжбүр болады.
• Қалдық көрсеткішінің жоғарылауы: Түзетуге немесе жинақтауға болмайтын бөлшектерді шығарып тастау қажет, бұл материалдардың шығынын және өндіріс құнын арттырады.
• Пайданың төмендеуі: Жұмсалған уақыт, еңбек және материалдардың үйлесімі жобаның қаржылық тиімділігіне тікелей әсер етеді.

Springback мәселесі Әдетте Жоғары беріктікке ие болатын болаттар (AHSS) сияқты заманауи материалдарды қолданған кезде ерекше өтімді болады. Оның сияқты нұсқауларда түсіндірілгендей AHSS-ке арналған кеңес бұл материалдардың аққышық беріктігінің Юнг модуліне қатынасы жоғары, яғни олар пісіру кезінде әлдеқайда көп серпімді энергияны жинақтайды. Бұл энергия босаған кезде пайда болатын серпімділік әдеттегі жұмсақ болаттарға қарағанда әлдеқайда көрінеді. Бұл құбылыс бұрыштық өзгеріс (құрал бұрышынан ауытқу), жақ бетінің иілуі (канал қабырғасындағы иілу) және бұралу (теңсіздік қалдық кернеулер салдарынан пайда болатын бұралу) сияқты бірнеше әртүрлі түрде көрінеді.

Серпімділік мінез-құлықтарына әсер ететін негізгі факторлар

Серпімділіктің ауырлығы кездейсоқ емес; ол материал қасиеттеріне, құрал-жабдық геометриясына және технологиялық параметрлерге байланысты болжанатын айнымалылар жиынтығымен анықталады. Бұл факторларды толық түсіну — материалдың пісіру қысымы әсерінде қалай әрекет ететінін болжау мен компенсациялаудың алғашқы қадамы болып табылады. Қалып жасаушылар материалдың қалай әрекет ететінін болжау үшін осы элементтерді талдауы керек.

Материал қасиеттері негізгі қозғалтқыш болып табылады. Автокөлік бөлшектерінде кеңінен қолданылатын TRIP және микросеріппелі болаттар сияқты жоғары серпімділік пен созылу беріктігі бар болаттар серпімділіктің көп болуына әкеледі. Себебі жоғары беріктіктегі материалдарды пластикалық деформациялау үшін көбірек күш қажет, бұл кезде көбірек серпімді энергия жиналады және жүктеме түсірілген кезде бұл энергия босап шығады. Парақ қалыңдығы да рөл атқарады; көбінесе көліктің салмағын азайту үшін қолданылатын жұқа парақтардың құрылымдық қаттылығы төмен және пішін ауытқуына бейім болады.

Құрал-жабдық геометриясы да теңдесі жоқ маңызды фактор болып табылады. Автокөлік болат парақтары бойынша жүргізілген толық зерттеу құрал-жабдық таңдауы кейбір материал сипаттамаларына қарағанда көбірек әсер етуі мүмкін екенін көрсетті. Журналда жарияланған зерттеу Материалдар заттың анизотропиясына қарағанда матрица диаметрінің серпімділікке әлдеқайда көбірек әсер ететіні анықталды. Нақтырақ айтсақ, зерттеу үлкен матрица радиустары пластик деформацияны азайтатындықтан және серпімді қалпына келуді байқау оңайлатындықтан серпімділіктің артуына әкелетіні туралы қорытынды жасады. Бұл серпімділікті бақылау үшін құрал-жабдық пен матрица дизайндарын тиімдестірудің маңыздылығын көрсетеді.

Талдау үшін анық тұжырымдама беру үшін негізгі әсер ететін факторлар мен олардың әсерлері төменде жинақталған:

Серпімді оралуды түзету үшін алдыңғы шеберлік өлшемді қалыптастыру стратегиялары

Серпімді оралуды тиімді басқару үшін реактивті түзетулерден белсенді жобалау стратегияларына көшу қажет. Ең алдыңғы шеберлік әдіс — серпімді оралуды түзету деп аталады, мұнда қалып өзі нақты «дұрыс емес» пішінге ие болып жасалады. Бұл «түзетілген» қалып беті созылған металл парақты солай пішіндеп, серпімді түрде қажетті, өлшемді дәл геометрияға қайтаруға мүмкіндік береді. Мысалы, 90-градус иілу 2 градусқа серпімді оралатын болса, қалып детальды 92 градусқа иілетіндей етіп жасалуы керек.

Дәстүрлі әдістер, мысалы, асқын бүгілу немесе кесу әдістері бар болса да, олар жиі қымбатқа шығатын тәжірибелік сынаманың қателігіне сүйенеді. Қазіргі заманның компенсациялау әдісі – бұл жобалау жұмыс үрдісіне күрделі бағдарламалық жасақтаманы енгізетін, имитацияға негізделген үрдіс. Бұл тәсіл бірінші рет дұрыс құрал-жабдық алу үшін нақтырақ, тиімдірек және сенімдірек жол ашады. Күрделі автомобиль бөлшектері үшін осы саладағы мамандармен серіктестік орнату маңызды. Мысалы, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. осындай қазіргі тәсілді көрсетеді, материалдың өзгеруін алдын ала ескеру үшін OEM және Tier 1 жеткізушілеріне дәлме-дәл автомобиль штампы қалыптарын жасау үшін дамытылған CAE имитациясын пайдаланады.

Имитацияға негізделген компенсациялау жұмыс үрдісі анық, жүйелі процесті ұстанады:

1. Бастапқы пішіндеу имитациясы: Шекті элементтер әдісін (FEA) қолдана отырып, инженерлер номиналды қалып геометриясымен бүктеу процесінің толық имитациясын жасап, соңғы бөлшектің пішінін, соның ішінде пружинденудің шамасы мен бағытын дәл болжайды.
2. Компенсацияны есептеу: Бағдарламалық жасақтама пружинка түрін болжау нәтижесін мақсатты дизайн геометриясымен салыстырады. Содан кейін матрица беттеріне ауытқуды болдырмау үшін қажетті геометриялық түзетулер есептеледі.
3. CAD Моделін Өзгерту: Есептелген түзетулер автоматты түрде матрицаның CAD моделіне қолданылады, жаңа, компенсацияланған құрал бетінің геометриясын жасай отырып.
4. Тексеру Симуляциясы: Жасалған бөлшек дұрыс өлшемдерге ие болатынын тексеру үшін соңғы симуляция компенсацияланған матрица дизайнын пайдаланып жүргізіледі. Бұл тексеру кезеңі физикалық құрал үшін болатты кесуден бұрын стратегияның тиімділігін растайды.

Бұл іс-шаралық әдіс физикалық сынақ кезеңінде қымбатқа түсетін және уақытты көп алатын матрицаны қайта кесу мен түзету қажеттілігін айтарлықтай азайтады, нарыққа шығу уақытын қысқартады және жалпы өндіріс шығындарын төмендетеді.

Зерттеу Симуляциясы мен Болжау Талдауының Қазіргі Заманның Матрица Дизайнындағы Рөлі

Симуляциялық бағдарламалық жасақтамамен дәл болжау заманауи серпімді компенсацияның негізі болып табылады. Элементарлық шектеу анализі (FEA) матрицалық ұстағыш күшінен соққы жылдамдығына дейінгі созбаның толық операциясын виртуалды модельдеуге мүмкіндік береді және соңғы бөлшектің пішінін ерекше нақтылықпен болжауға мүмкіндік береді. Техникалық нұсқауда айтылғандай ETA, Inc. , бұл болжау қабілеті өңдеу басталмай тұрып, компенсацияланған құрал-жабдық беттерін жасауға мүмкіндік береді және матрица дизайнын реактивті өнерден болжау ғылымына айналдырады.

Дегенмен, симуляцияның тиімділігі абсолюттік емес және үлкен қиындықтарға кездеседі. Негізгі шектеулердің бірі — нәтиженің дәлдігі толығымен кірістік деректердің сапасына тәуелді болып табылады. Күрделі AHSS маркалары үшін материалдарды дұрыс сипаттау, әсіресе, спрингбэк (springback) болжамында қате нәтижелерге әкелуі мүмкін. Зерттеулер көрсеткендей, жоғары беріктік болаттарда спрингбэк-ті болжау үшін базалық изотропты қатаю модельдері жиі жеткіліксіз болып табылады, себебі олар материалдың қайта жүктеу кезіндегі (мысалы, матрица радиусы бойынша иілу мен түзелу) қирау шегі өзгеретін Бauschinger эффекті сияқты құбылыстарды ескермейді. Сенімді нәтижелерге қол жеткізу үшін күрделі материал модельдері мен физикалық сынақтардан алынған дәл деректер қажет.

Бұл қиындықтарға қарамастан, симуляцияны дұрыс пайдалану кезінде оның артықшылықтары теріске шығарылмайды. Ол матрицалардың дизайнын оптимизациялау және өндірістік қауіптерді болдырмау үшін қуатты негіз құрады.

Симуляцияның артықшылықтары

• Қымбат және уақытты көп талап ететін физикалық матрицаны сынаудың санын азайтады.
• Қалдықтар мөлшерін және қолмен матрицаны баптауды азайту арқылы жалпы шығындарды төмендетеді.
• Өнімді әзірлеу циклы мен нарыққа шығару уақытын жылдамдатады.
• Күрделі геометриялар мен жаңа материалдарды виртуалды ортада сынауға және растауға мүмкіндік береді.

Симуляцияның кемшіліктері

• Болжау дәлдігі материалдардың дәл кірістік деректеріне өте тәуелді.
• Есептеулерге үлкен күш жұмсауды талап етуі мүмкін, яғни өңдеу қуаты мен уақытты көп қажет етеді.
• Нәтижелерді дұрыс түсіну және күрделі материал модельдерін дұрыс қолдану үшін маман біліктілігі қажет болуы мүмкін.
• Дұрыс емес модельдеу қымбат матрицаларды қайта кесуге әкелуі мүмкін.