Автокөлік штамптауда серпіндеуді шешу: 3 дәлелденген инженерлік әдіс

ҚЫСҚАША

Автомобильді штамптаудағы көтеріліспен күресу үшін қарапайым соғудан тыс көп қабатты инженерлік тәсіл қажет. Ең тиімді стратегиялар геометриялық компенсация (мысалы, айналымдағы иілгіштер мен қататушылар), стрессті теңдеу (мақсатты 2% созылу жүктемесін қамтамасыз ету үшін созылудан кейінгі тірек бұрандаларын қолдану) және толық циклдік FEA симуляциясы болат кесу алдындағы серпімділік қалпына келуін болжау. Жоғары беріктіктікті жоғары биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті биіктікті

Спрингбактің физикасы: серпіліс пен стресс градиенттері

Серпімділік құбылысын тиімді шешу үшін инженерлер алдымен оның механизмін сандық бағалауы керек. Серпімділік — бұл пісіруден кейін матрицадағы бөлшектегі біркелкі таралмаған ішкі кернеудің серпімді қалпына келуі ретінде анықталады. Майыстыру кезінде созылған радиуста созылу кернеуі және ішкі радиуста сығылу кернеуі туындайды. Құрал-жабдық босатылған кезде бұл қарама-қарсы күштер тепе-теңдікке қайта оралуға тырысады, нәтижесінде бөлшек бұрмаланады.

Бұл құбылыс материалдың Юнг модулі (серпімділік модулі) мен Тұрақтылық күші . Айналым беріктігі артқан сайын — мысалы, DP980 немесе TRIP болаттары сияқты AHSS маркаларында — серпімді қалпына келу дәрежесі белгілі дәрежеде артады. Сонымен қатар, Баушингер әсері және пластикалық деформация кезінде серпімділік модулінің төмендеуі стандартты сызықтық модельдердің жиі нақты шамасын болжауда сәтсіз аяқталуына әкеледі. Негізгі инженерлік мәселе серпімділікті жою емес, қалпына келу болжанатындай немесе бейтараптандырылатындай етіп кернеу градиентін басқару.

1-әдіс: Процестік компенсация (созылғаннан кейінгі және штифті біріктіру)

Бүйір қабырғаның иілуін бейтараптандырудың ең сенімді әдістерінің бірі — әсіресе канал тәрізді бөлшектерде — серпімді деформацияның таралуын өзгерту арқылы созғаннан кейін мақсаты бүйір қабырғаның кернеу күйін қабырғаның толық қалыңдығы бойынша біркелкі созылу күйіне дейін өзгерту

Штифті біріктіруді енгізу

WorldAutoSteel сияқты салааралық нұсқаулар бүйір қабырғада минимум 2% созылу деформациясы қамтамасыз ету үшін жазықтықтағы созылу күшін қолдануды ұсынады. Бұл жиі штифті біріктіру (немесе құлыптау бұрандалары) бос тұтқада немесе ұңғыда орналасқан. Бұл бұрандалар престеудің соңында қосылып, металлды тұйықтап, қабырғаның созылуына мәжбүр етеді. Бұл ауысу бейтарап осі металл табақтан шығып, керлеуді басқаратын кернеу дифференциалын ($Δσ$) тиімді теңестіреді.

Тіпті тиімді болса да, тірек бұрандалары үлкен тоннаж және берік конструкция қажет етеді. Материалдарды тиімді пайдаланудың басқа жолы гибридті бұранда (немесе тікенді бұрыш). Гибридтік бұрандалар металл табақты енеді, бұл ағысты шектейтін толқын пішінін жасайды, бұл дәстүрлі бағана бұрандаларының бетінің 25% -ынан азын қажет етеді және кішігірім бос өлшемдерге мүмкіндік береді.

Белсенді байланыстыру күшін басқару

Алдын ала төсеу жүйелерімен жабдықталған престер үшін белсенді байланыстыру күшін басқару динамикалық шешім ұсынады. Тұрақты қысымның орнына, байланыстыру күшін ұшының төменгі жағында нақты ұлғайтуға бейімделеді. Бұл соңғы кезеңдегі қысым шыңдары ерте кезеңдегі бөліну немесе шамадан тыс жұқаруды тудырмастан, көтерілісті азайту үшін қажетті қабырғалық кернеуді қамтамасыз етеді.

2-әдіс: Геометриялық және құралдармен жұмыс істеу (өте қайыру және айналымдағы иілу)

Егер тек процес параметрлері жоғары беріктікті эластикалық қалпына келтіруге мүмкіндік бермейтін болса, құрал мен бөлшектің физикалық құрылымын өзгерту қажет. Артықтай иілу ең кең тараған әдіс болып табылады, онда өлшеуіш өлшеміне сәйкес өлшемені мақсатты бұрышты (мысалы, 90° бұрылыс үшін 92°-ға дейін) бұрауға арналған, бұл оны дұрыс өлшемге қайтаруға мүмкіндік береді.

Ротациялық иілу vs. фланж стергіш өлшемі

АХСС-тің жоғары дәлдігі бар бөлшектер үшін: айналмалы иілу дәстүрлі фланецті үйкегіш қалыптарға қарағанда жиі жақсырақ. Роторлы иілгіштер металды иілетін кезде рокерді пайдаланады, бұл үйкегіш аяқпен байланысқан жоғары үйкелісті және созылулы жүктемені жояды. Бұл әдіс құрал-жабдықты сынама кезінде компенсацияны дәлдеу үшін иілу бұрышын жеңіл түзетуге мүмкіндік береді (жиі рокерді шайбалап түзету арқылы).

Егер фланецті үйкегіш қалыптар қажет болса, инженерлер сығылу кернеуінің суперпозициясын қолдануы керек. Бұл бөлшектің радиусынан сәл кішірек қалып радиусын жобалау және матада кері босатуды пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Бұл конфигурация радиуста материалды сығып, серпімді қалпына келуді жоятын пластикалық деформацияны (сығылулық аққабылдау) тудырады. Бұл әдіс жоғары сортты болаттарда трещинаның пайда болуын болдырмау үшін дәл бақылау қажет екеніне назар аударыңыз.

Қаттылық арттырғыштарды жобалау

Геометрия өзі тұрақтандырғыш ретінде әрекет ете алады. қаттылық арттырғыштарды қосу мысалы, бүгу сызығының бойында сатылы фланецтер, мүйізшелер немесе жолақтар серпімді деформацияларды 'бекітуі' мүмкін және бөлім модулін айтарлықтай арттыруы мүмкін. Мысалы, стандартты 90-градус хэт бөлігін гексагоналды көлденең қимамен алмастыру иілу кернеулерін қолайлы тарату арқылы қабырғаның бүрісуін табиғи түрде азайтады.

3-әдіс: Симуляция және Толық Циклді FEA

Қазіргі шарбыдан кейінгі басқару негізінен Соңғы элементтер әдісі (FEA) . Алайда, жиі кездесетін қате — тек созу операциясын модельдеу. Дәл болжау үшін Толық Циклді Симуляция оның ішінде созу, кесу, тесу және фланецтеу амалдары болуы керек.

AutoForm зерттеуі екінші реттік операциялардың соңғы шарбыдан кейін пішінге айтарлықтай әсер ететінін көрсетеді. Мысалы, кесу кезіндегі бекіту және кесу күштері бөлшектің пішінін өзгертетін жаңа пластикалық деформацияларды туғызуы немесе қалдық кернеуді босатуы мүмкін. Симуляция сенімділігіне қол жеткізу үшін инженерлер мыналарды істеуі керек:

• Кинематикалық қатайтуды ескеретін (Yoshida-Uemori модель) алдындағы материал карталарын қолдану.
• Нақты құралды жабу және байланыстырылғышты босату тізбегін модельдеу.
• Ауырлық күшінің әсерін ескеру (бөлшек тексеру құрылғысына қалай орналасады).

Калибрлеу бетін өңдеудің алдында модельдеу арқылы өндірушілер физикалық қайта өңдеу циклдерінің санын 5-7-ден 2-3-ке дейін қысқартуы мүмкін.

Модельдеу мен өндірісті байланыстыру

Модельдеу жол картасын ұсынса да, нақты растау соңғы кедергі болып табылады. Цифрлық модельден физикалық штамптауға өту — әсіресе прототиптен массалық өндіріске көтерген кезде — күрделі компенсациялық стратегияларды жүзеге асыра алатын өндірістік серіктестікті қажет етеді. Мысалы, Shaoyi Metal Technology осы саңылауды жабуға маманданған компаниялар. IATF 16949 сертификаты мен 600 тоннаға дейінгі престік мүмкіндіктерге ие болу арқылы олар бақылау іргетастары мен рамалар сияқты маңызды компоненттер үшін құрал-жабдықтарды растай алады және теориялық компенсация цехтағы нақтылықпен сәйкес келетініне кепілдік береді.

Компенсациялық стратегияларды салыстыру

Дұрыс әдісті таңдау бөлшектің геометриясына, материалдың сапасына және өндіріс көлеміне байланысты. Төмендегі кестеде негізгі тәсілдер салыстырылады.

Қорытынды

Созылудан кейін пайда болатын серпімділік заңдарын жою емес, оларды меңгеру болып табылады. Геометриялық артық иілу мен технологиялық созуды ұзақ циклді модельдеу арқылы нәтижелерді тексеру арқылы әртүрлі болжамсыз AHSS маркаларында да автомобиль инженерлері дәл сақталуын қамтамасыз ете алады. Негізгі мәселе — қосымша түзетулерге сүйенуге жол берместен, дизайнның алғашқы сатысында қажықтану теңестіруді уақытылы шешу.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

1. Неліктен қиын емес болатқа қарағанда Жетілдірілген Жоғары Беріктік Болатында (AHSS) серпімділік күштірек болады?

Жазғы рефлексия материалдың беріктігіне тікелей пропорционалды. AHSS дәрежелері жұмсақ болатқа қарағанда айтарлықтай жоғары беріктікке ие (көбінесе 590 МПа-дан 1000 МПа-ға дейін). Бұл олардың деформация кезінде көбірек серпімді энергияны сақтай алатынын білдіреді, нәтижесінде құрал жүктемесі босатылған кезде қалпына келтірудің (қайта қайтудың) үлкен шамасы пайда болады. Сонымен қатар, АХСС көбінесе жұмыс қатаюын көрсетеді, бұл стресс бөлуді одан әрі қиындатады.

2. Жақсылық Бұрыштық өзгеру мен бүйір қабырғасының бұрылысуының айырмашылығы неде?

Бұрыштық өзгеріс бұрылыс бұрышының ауытқуы (мысалы, 90° бұрылыс 95° дейін ашылады) бұрылыс радиусында жай икемді қалпына келтіруден туындаған ауытқу. Жақтаудың иілуі - жалпақ бүйір қабырғасының өзі қисық, ол металл табағының қалыңдығының қабаттары арасындағы қалдық кернеудің айырмашылығынан туындаған. Бұрыштық өзгерісті жиі үзіліспен түзетуге болады, бірақ бүйір қабырғасының бұрылуы әдетте шиеленісуге негізделген шешімдерді қажет етеді.

3. Жақсылық Қалыпты күшті арттыру көкпарды жоюға көмектесе ме?

Тек ғана жалпы байланыстыру күшін арттыру жоғары берікті материалдарда қайталануды жою үшін жеткіліксіз және ол бөлінуге немесе шамадан тыс жұқаруға әкелуі мүмкін. Алайда, белсенді байланыстыру күшін басқару аяқ соңында қысымның жоғарылауы кезінде бастапқы тарту кезінде формалану қабілетіне кедергі келтірмей, көтерілісті азайту үшін қажетті жапсырмалық кернеуді (соңындағы созылу) тиімді қолдана алады.