ҚЫСҚАША

Жұқа металлдың пішінге келтірілуін талдау — бұл жұмыс істеу кезінде сызат немесе созылу сияқты ақаулар пайда болмайтындай етіп, металлдың бөлшекке пішінделу қабілетін бағалау үшін қолданылатын маңызды инженерлік процесті білдіреді. Бұл процесс материалдардың штамптеу кезінде қалай әрекет ететінін болжау үшін физикалық тестер мен алғын технологиялық компьютерлік модельдеуді қосып алады. Бұл болжау нәтижесі құрал-жабдықтардың дизайнын тиімдестіруге, өндірістің құнын азайтуға және соңғы бөлшектің қатаң сапалық стандарттарға сай келуін қамтамасыз етуге өте маңызды.

Жұқа металлдың пішінге келтірілуін түсіну: Негізгі ұғымдар мен маңызы

Өндiрiсте формаға қабiлеттiлiк металл табағының пластикалық деформациядан өту және сәтсіздікке ұшырамай қалаған компонентке айналу қабiлетiне жатады. Бұл қабілетті бағалау процесі металл табағының формалану қабілетін талдау деп аталады. Бұл - заманауи металл штамптаудың іргетасы, инженерлерге цифрлық жоба мен табысты өндірілген физикалық бөлшектің арасындағы айырмашылықты жою үшін қажетті деректерді береді. Негізгі мақсат - олардың пайда болуына дейін жалпы қалыптасу ақауларын алдын алу және алдын алу, бұл елеулі уақыт пен ресурстарды үнемдеу.

Бұл талдаудың маңызы едәуір зор. Мұның болмауы өндірушілерді қате-қайтару әдісіне жол ашады, бұл үлкен қалдықтарға, қымбат құралдарды өзгертуге және өндірістің кешігуіне әкеледі. Формалық талдау алдын алатын негізгі ақауларға материалдың сынғанға дейінгі жергілікті жұқаруы болып табылатын сына созылуы мен материалдың толық сынғаны жатады. Материал шектерін түсіну инженерлерге әлдеқайда тиімді процестерді жобалауға және жұмыстың беріктік талаптарын өндіру мүмкіндігімен салыстыра отырып, дұрыс құйманы таңдауға мүмкіндік береді.

Толық талдау компанияның пайдасы мен өнім сапасына тікелей әсер ететін көптеген артықшылықтарды ұсынады. Материал ағымын және кернеу концентрацияларын болжау арқылы талдау өндірістік процестің беріктігі мен қайталануын қамтамасыз етеді. Бұл жоғары беріктіктегі болаттардың (AHSS) және алюминий қорытпаларының қолданысының артуымен, олар маңызды салмақ үнемдеу мүмкіндігін берсе де, пішіндеу мінез-құлқы күрделірек болғандықтан, ерекше маңызды.

Негізгі артықшылықтарына мыналар жатады:

• Шығындарды қысқарту: Тартпа қалыптарын қайта өңдеудің қымбатқа түсетін және уақыт алуды талап ететін қажеттілігін азайтады және сәтсіз бөлшектерден туындайтын материалдардың шығынын төмендетеді.
• Сапаның артуы: Компоненттердің геометриялық және құрылымдық сипаттамаларға сай тұрақты түрде жасалуын қамтамасыз етеді.
• Нақты уақытта нарыққа шығу: Потенциалды мәселелерді виртуалды дизайн сатысында шешу арқылы құралды сынап көру кезеңін қысқартады.
• Материалды оптимизациялау: Өндірілетін қабілеттілікті құрғақсыз жеңіл, жоғары өнімді материалдарды таңдауға және қолдануға сенімді мүмкіндік береді.
• Жақсартылған Дизайн Еркіндігі: Материалдың шектеулері туралы нақты түсінік беру арқылы әлдеқайда күрделі және мақсатқа бағытталған компонент пішіндерін жасауға мүмкіндік береді.

Пісіру қабілетін бағалау үшін негізгі әдістер мен сынақтар

Пақылданған металдың пісіру қабілетін бағалау дәстүрлі механикалық әдістерден бастап күрделі, контактісіз оптикалық жүйелерге дейінгі әртүрлі сынақтарды қамтиды. Әрбір әдіс материалдың пісіру операциясы кезінде пайда болатын кернеулерге қалай жауап беретіні туралы әртүрлі мағлұматтар береді. Сынақ түрін таңдау жиі материалға, бөлшектің күрделілігіне және қажетті дәлдік деңгейіне байланысты болады.

Дәстүрлі әдістер жиі бірөсілі созылу сынағынан басталады. Бұл негізгі сынақ материалдың үлгісін сынғанша созып, жалпы созылу мен серпімділік коэффициенті (n-мәні) сияқты қасиеттерді өлшейді. Қарапайым және арзан болса да, оның негізгі шектеуі — тек бір бағыттағы кернеуді ғана өлшей алуы, ал нақты өмірдегі көптеген штамптау операциялары күрделі, екіөсілі (екі бағыттағы) кернеуді қамтиды. Осындай жағдайларды дәлірек модельдеу үшін инженерлер Эриксен ыдыстау сынағын немесе Накадзима сынағын қолданады. Бұл әдістерде матрица бекітілген паунш арқылы пластинасын домалақ пішінге деформациялайды, екіөсілі созылу кезінде пішін беруге болатындығын тиімді бағалауға мүмкіндік береді.

Жақында, 3D оптикалық өлшеу жүйелері формациялану қабілетін талдауды өзгертті. Цифрлық бейнелесу (DIC) сияқты әдістер деформацияның толық өрісін көрсетеді. Бұл әдісте металлдың бос бөлігіне формалау алдында тор немесе нүкте үлгісі қойылады. Стамптау кезінде жоғары қашықтықтағы камералар бірнеше бұрыштан суреттерді түсіреді. Кейін арнайы бағдарламалық қамтамасыз ету бөлшектің барлық бетінде қандай үлкен және кішігірім жүктеме болатынын анықтайды. Бұл байланыссыз тәсіл дәстүрлі сынақтарға қарағанда әлдеқайда көп дерек береді, бұл күрделі созылу аймақтарын дәл анықтауға мүмкіндік береді.

Келесі кестеде осы жалпы әдістер салыстырылады:

Жоғары дәрежелі талдау: модельдеу, симуляциялау және сәтсіздік болжау

Физикалық сынаудан тыс, қазіргі формалдылықты талдаудың ең қуатты құралдары - есептеулік модельдеу және симуляция. Қорытынды элементтерді талдау (FEA) бағдарламасын пайдалана отырып, инженерлер бүкіл штамптау процесінің виртуалды бейнесін жасай алады. Бұл құралдардың геометриясын, металл табақтың қасиеттерін және сүріну және бос ұстаушы күш сияқты процесс параметрлерін қамтиды. Содан кейін симуляция металл табақтың соңғы бөлшектің пішініне айналып, қалай ағып, созылып, жұқа болатынын болжайды.

Бұл симуляцияның негізгі элементі - қалыптасу шегі диаграммасы (FLD). FLD - бұл белгілі бір материал үшін қауіпсіз өндіріс терезесін айқындайтын кесте. Ол үлкен жүктеме мен кішігірім жүктемелерді белгілейді, формалау шегі қисығы (FLC) деп аталатын шекара сызығы қабылдаулы деформацияны шектен шығу мен сәтсіздіктің басталуынан ажыратады. Симуляция кезінде бағдарламалық қамтамасыз ету бөлшектегі мыңдаған нүктелердің кернеу жағдайын есептеп, оларды FLD-де көрсетеді. Егер нүктелер FLC-ден жоғары болса, бұл сол аймақтағы ақаулардың жоғары тәуекелін білдіреді, бұл жобаны өзгертуді талап етеді.

Алайда дәстүрлі FLD-нің шектеуліліктері бар, әсіресе көп сатылы қалыптау процестерінде немесе озық материалдармен жұмыс істегенде. Өнеркәсіптік сарапшылардың түсіндіргеніндей, пропорционалсыз жүктеме (процесс барысында созылу жолы өзгерген жағдайда) және кішкентай радиустардағы иілудің тұрақтандыру әсерлері материалдың нақты қалыптасу шегін өзгерте алады. Қазіргі таңда формациялану қабілетін талдаудың алдыңғы қатарлы жүйелері күрделі бөлшектер үшін бұзылуды нақты болжау үшін осы әсерлерді есепке алады. күрделі компоненттер өндірушілердің жетекшілері, мысалы, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , автомобильді штамптау өлшеміне дәлдікті қамтамасыз ету үшін CAE-нің озық симуляцияларын пайдалану, алдын алу уақытын едәуір қысқарту және OEM және Tier 1 жеткізушілері үшін нәтижелерді жақсарту.

Симуляцияны жобалау процесіне енгізудің артықшылықтары елеулі:

• Виртуалды прототиптер жасау: Компьютердегі проблемаларды бірінші рет шешу арқылы қымбат және баяу физикалық құралдарды сынап көру қажеттілігін азайтады.
• Дизайнды оңтайландыру: Инженерлерге ең мықты шешімді табу үшін әртүрлі бөлшек геометриясын, құралдар дизайнын немесе материалдық таңдауды жедел сынауға мүмкіндік береді.
• Ақауларды болжау: Жарылу мен созылумен қатар бұзылу, серпімді оралу және бетінің деформациялануы сияқты мәселелерді дәл болжайды.
• Процестің тиімділігі: Материалдың пайдаланылуын және энергия тұтынуын азайту үшін заготовканың пішіні мен престің күшін оптимизациялауға көмектеседі.

Нәтижелерді түсіну және дизайн бойынша ең жақсы практикаларды қолдану

Парақтық металдың пішінделуін талдаудың нақты құндылығы — инженерлік шешімдерді бағыттайтын іс-әрекетке дайын кеңестерді қамтамасыз ету қабілетінде. Симуляциялар нәтижесінде әдетте бөлшектің түсімен кодталған картасы алынады, онда әртүрлі түстер әртүрлі созылу немесе жұқару деңгейлерін көрсетеді. Жасыл аймақтар әдетте қауіпсіз, сары түс формалық шектің жақын аймағындағы шектік жағдайды, ал қызыл түс жоғары ықтималдықпен ақау болатын критикалық аймақтарды көрсетеді. Бұл визуалды құралдар инженерлерге проблемалық аймақтарды дереу анықтауға мүмкіндік береді.

Симуляцияда потенциалдық мәселе анықталған кезде, талдау оны шешуге қажетті деректерді береді. Мысалы, сүйір бұрышта жоғары деформациялық концентрация болжанатын болса, дизайнын ұсынысы осы элементтің радиусын ұлғайту болып табылады. Бұл деформацияны үлкен аймаққа таратады және оны қауіпсіз аймаққа қайтарады. Дәл сол сияқты, егер жазық панельде бұзылу болжанса, шешімге материал ағынын жақсырақ бақылау үшін ұстағыш күшін реттеу немесе тарту тостағандарын қосу кіруі мүмкін.

Деректерге негізделген тәсіл Өндірістік Дизайн (DFM) принципінің негізгі қағидасы болып табылады. Конструкторлар формаландыру принциптерін дизайн сатысының басында ескере отырып, тек қана функционалды емес, сонымен қатар өндіруге ыңғайлы бөлшектер жасай алады. Бұл алдын ала тәсіл жобаның уақыт және бюджет кестесін бұзатын кейінгі сатыдағы дизайн өзгерістерінен құтқарады.

Формаландыруға қабілеттілікті талдау негізінде алынған кейбір негізгі дизайн бойынша ең жақсы практикалар:

• Радиусты кең пайдаланыңыз: Мүмкіндігінше ішкі және сыртқы бұрыштардың сүйір болуынан аулақ болыңыз. Радиусты үлкейту — жергілікті жұқаруды және трещинаның пайда болуын болдырмаудың ең тиімді әдістерінің бірі.
• Элементтерді иілу орындарынан алыс ұстаңыз: Жалпы нұсқау ретінде, тесіктерді материал қалыңдығының кем дегенде 2,5 есесі мен иілу радиусы қосындысына тең қашықтықта иілу сызығынан ұстаңыз. Бұл иілу процесі кезінде элементтің деформациялануын болдырмауға көмектеседі.
• Жобаның бұрыштарын қосу: Терең тартылған бөлшектер үшін вертикаль қабырғалардағы жеңіл бұрыштар үйкелісті және пішіндеуге қажет күшті азайтады, жарықшақтар пайда болу қаупін төмендетеді.
• Сәйкес келетін дәлдік шектерін көрсетіңіз: Жазықтық, түзусызықтылық және басқа да элементтер үшін қабылданатын шектерді анықтау үшін Геометриялық өлшемдер мен дәлдік шектерін (GD&T) қолданыңыз, себебі пішіндеу процесі кейбір ауытқуларды туғызады.
• Материал деректеріне шолу жасаңыз: Пішіндеу қабілеті бір металдың әртүрлі маркалары арасында да әлдеқайда өзгеруі мүмкін болғандықтан, әрқашан дәл материал қасиеттері деректері негізінде конструкциялар мен модельдеулер жасаңыз.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Металдың пішіндеу қабілеті деген не?

Пішіндеуге бейімділік — трещинкалар немесе жұқару сияқты ақаулар пайда болмайтындай етіп, жапырақ тәрізді металлды пластикті деформациялау және компонентке айналдыру қабілеті. Негізінен оның созылу қабілеті (созылу) мен пішіндеу кезінде біркелкі жұқаруына әсер ететін деформациялық қатайту қасиеттеріне байланысты.

2. Жапырақ тәрізді металл үшін қалыптастыруға бейімділіктің негізгі сынақтары қандай?

Жиі қолданылатын сынақтарға негізгі созылу мен беріктікті өлшейтін бірөсті созу сынағы; екіөсті созылуды модельдеу үшін қолданылатын чашкалау сынақтары (мысалы, Эриксен, Олсен) және домалақ сынақтар; сонымен қатар беттік деформацияның толық өріс картасын беретін заманауи оптикалық үшөлшемді бақылау жүйелері (DIC) жатады.

3. Жапырақ тәрізді металл конструкциясындағы 4T ережесі деген не?

Пішіннің бұрмалануын болдырмау үшін тесік сияқты элементті иілу сызығынан материалдың қалыңдығының ең кемі 2,5 есе плюс иілу радиусына тең арақашықтықта орналастыру керек деген жалпы дизайн нұсқауы бар. Слоттар үшін кейде '4T' мәні қолданылады, бірақ толық нұсқау қалыңдықтың 4 есесіне плюс иілу радиусына тең болады.

4. Қаңыл металдар үшін GD&T деген не?

Геометриялық өлшемдер мен рұқсат етілетін ауытқулар (GD&T) — бөлшектің геометриясындағы рұқсат етілетін ауытқуды анықтау үшін техникалық сызбаларда қолданылатын символдық тіл. Қаңыл металдар үшін GD&T соңғы пішінделген бөлшектің дұрыс жұмыс істеуін және жинақтауына дәл келуін қамтамасыз ету үшін жазықтық, түзу сызықтық және профиль сияқты пішін элементтері үшін маңызды рұқсат етілетін ауытқуларды көрсетеді.