Терең тарту арқылы штамптаудағы қыртыстарды түсіну

Сіз жазық металл парағын үшөлшемді пішінге тартқан кезде, бірде-бір нәрсе өзгеруі тиіс. Материал қысылады, созылады және қалып қуысына ағады. Бұл процеске ақау шыққан кезде сіз қыртыстарды аласыз: бұйымның сыртқы түрі мен құрылымдық бекемдігін бұзатын толқын тәрізді тербелістер. Бұл ақау әлі де metall sheet forming автомобиль кузовының панельдерінен бастап ішімдік консервілеріне дейін барлық нәрсені әсер ететін, штамптаудың ең тұрақты қиындықтарының бірі болып қала береді.

Терең тарту арқылы штамптаудағы қыртыстар негізінде жергілікті иілу түрі болып табылады. Ол жұқа металл парағындағы қысу керілуі материалдың жазықтықтан тыс деформацияға қарсы тұру қабілетінен асып кеткен кезде пайда болады. Нәтижесінде бұйымдарды пайдалануға жарамсыз ететін немесе түзетуге қымбат екіншілік операцияларды талап ететін қатпарлар, толқындар немесе шұңқырлар пайда болады.

Терең тарту арқылы штамптаудағы қыртыстар дегеніміз не?

Негізінде, бұл ақаулық тұрақсыздық мәселесі болып табылады. Соққы беруші құрылғы шығарылатын бос орынды калып қуысына енгізген кезде, жиектің аймағы радиалды созылу кернеуінен ішке қарай тартылады, ал оның диаметрі кішірейген кезде әрі қарай шеңберлік сығылу кернеуіне ұшырайды. Осы сығылу шеңберлік кернеуі өте көп болған кезде, парақ иіледі.

Жиек аймағындағы сығылу шеңберлік кернеу материалдың жергілікті иілу кедергісінен асып кеткенде, иілу басталады, нәтижесінде парақ жазықтықтан тыс иіледі.

Бұл механикалық принцип жұқа парақтардың қалың парақтарға қарағанда иілуі оңай екенін және кейбір материал маркаларының басқаларына қарағанда осы ақаулыққа бейімдірек екенін түсіндіреді. Бос орын ұстайтын құрылғы иілуге қарсы әсер ету үшін нақты төмен қарай қысым тудырады, бірақ дәл тепе-теңдікті табу — шынымен де инженерлік қиындық туғызады.

Жиек иілуі мен қабырға иілуі — екі айқын қиратушы режим

Барлық қатпарлар бірдей емес. Олар қайда пайда болатынын түсіну — оларды шешуге әкелетін бірінші қадам. Жарияланған зерттеулерде Journal of Materials Processing Technology бұл ақау екі механикалық тұрғыдан айтарлықтай өзгеше түрге бөлінеді:

• Фланецтің қатпарлануы — шаблондың жазық бөлігінде, шаблон ұстагыш пен қалып арасында созылу кезінде сақталатын бөлікте пайда болады. Бұл аймаққа материал ішке ағып келген кезде тікелей сығылу кернеуі әсер етеді.
• Қабырғаның қатпарлануы — материал қалып радиусы арқылы өткеннен кейін созылған қабырға немесе стакан қабырғасында дамиды. Бұл аймақ құралдармен салыстырғанда салыстырмалы түрде қолдаусыз болады, сондықтан төмен деңгейдегі кернеулерде иілуге ұшырауға бейім.

Бұл екі ақаулық режимінің түбірлік себебі бірдей — сығылуға бағытталған шеңберлік кернеу, бірақ олар әртүрлі түзету шараларына жауап береді. Жанындағы қабырғада қыртыс түзілуі фланцта қыртыс түзілуге қарағанда әлдеқайда оңай болады, себебі қабырға жалпақ ұстағыштың тікелей шектеу әсерінен айырылған. Жалпақ ұстағыш күшін реттеу арқылы қабырғадағы қыртысты басу қиын, өйткені бұл күш негізінен радиалды созылу кернеуіне әсер етеді, ал қабырғаны тікелей шектемейді.

Сондықтан сіздің ақауларды анықтауыңызды бағыттайтын негізгі сұрақ мынадай: сіздің қыртыстар қайда пайда болуда? Бұл жауап сіздің диагностикалық бағытыңызды және қарастыруға тиісті шараларды анықтайды. Фланцтың шетіндегі қыртыс жалпақ ұстағыш күшінің жеткіліксіздігін немесе жалпақтың өлшемінің артық болуын көрсетеді. Сығылған қабырғадағы қыртыс пунш-матрица арасындағы артық саңылау немесе қабырғаның жеткіліксіз ұстауын көрсетеді. Бұл мәселелерді ауыстырымды проблемалар ретінде қарастыру уақыттың кетуіне және қалдықтардың одан әрі пайда болуына әкеледі.

Бұл мақалада біз осы жерге негізделген диагностикалық тәсілге қайта ораламыз. Сіз болсаңыз темір-құрылыс саласында немесе дәл металдарды өңдеу бұйымдарын шығаруда жұмыс істесеңіз де, физика заңдары өзгермейді. Ақаулық сізге қай жерге қарау керектігін көрсетеді; сіздің міндетіңіз — оның сізге не айтқысы келетінін түсіну.

Қатпарлардың пайда болу себептеріне қатысты механика

Қатпарлардың қалай пайда болатынын түсіну үшін тарту кезінде металмен не болатынын қарастыру керек. Бос қиықтың шетін — сыртқы диаметрі төмендейтін, соған сәйкес шеңбері де кішірейетін — штампқа қарай ішке тартылатын сақина ретінде елестетіңіз. Сыртқы диаметр кішірейген сайын, шеңбер ұзындығы да азаяды. Осы материалға қайда барады? Егер ол тегіс аға алмаса, ол жоғары немесе төмен қарай иіліп, қатпарлар түзеді.

Күрделі сияқты ма? Шын мәнінде, оны құрамдас бөліктерге бөлген кезде бәрі қарапайым болады. Қиықтың шеті екі қарама-қарсы керілу кернеуіне бір уақытта ұшырайды: радиалды созылу кернеуі, материалды тартады өлшемдік қуысқа қарай және материалдың периметрі қысылған кезде оны сығатын шеңберлік қысу кернеуі. Қысу шеңберлік кернеуі парақтың жазықтықтан тыс деформацияға қарсы тұру қабілетінен асып кеткенде, иілу басталады.

Қысу шеңберлік кернеуі және иілу — механикалық негізгі себеп

Бос алюминий қалбырын жоғарғы жағынан сығып қысуға ұқсас елестетіңіз. Цилиндрлік қабырға бүйірлік ауытқуға қарсы тұру қабілетінен асып кеткен қысу жүктемесінен сыртқа қарай иіледі. Терең тарту кезінде фланецке осы принцип қолданылады, бірақ қысу осьтік емес, шеңберлік бағытта әсер етеді.

Парақтың осы қысу кернеуі астында иілуінің оңайлығын үш геометриялық және материалдық фактор анықтайды:

• Парақ қалыңдығы: Қалыңдығы аз парақтар иілуге оңай түседі, өйткені иілуге қарсы тұру қабілеті қалыңдықтың кубына пропорционал. Қалыңдығы екі есе аз парақтың иілуге қарсы тұру қабілеті тек сегіз есе аз.
• Материалдың қаттылығы (серпімділік модулі): Жоғары модулді материалдар серпімді иілуге тиімдірек төтеп береді. Осы себепті алюминий қорытпалары, оның серпімділік модулі болатқа қарағанда шамамен үш есе төмен болғандықтан, тең қалыңдықта қыртысуға бейімірек.
• Қолдаусыз жақша ені: Матрица тесігі мен шаблон шеті арасындағы арақашықтық материалдың иілуіне қанша еркін болатынын анықтайды. Қолдаусыз аймақтың кеңеюі иілуға төтеп беру қабілетін төмендетеді, бұл ұзын бағана қысқа бағанадан гөрі аз жүктеме кезінде иілуіне ұқсас.

Зерттеу нәтижелері Огайо Мемлекеттік Университеті бұл қатынасты AA1100-O алюминий шаблондарын пайдаланып эксперименталды түрде көрсетті. Шаблон ұстагыш күші нөлге тең болған кезде, пішімдеу басталғаннан кейін жақша немесе қыртыс қолданысқа түсіп қалды. Кедергі күші артқан сайын қыртысу құбылысы кешігіп, ал ол белгілі бір сындық мәннен асып кеткен кезде қыртыстар толығымен болдырмақ болды.

Материал қасиеттері қыртысу қаупін қалай анықтайды

Бұл жерде сіздің материалдық деректер парағыңыз диагностикалық құралға айналады. Үш қасиет толықтыру кезінде қатпарлануға әкелетін сығылу кернеулеріне материал қалай реакция беретінін тікелей анықтайды: ағу шегі, деформацияланған қаттылықтың дәрежесі (n-мәні) және пластикалық анизотропия (r-мәні).

Ағу шегі — бұл пластикалық деформация басталатын кернеу деңгейін анықтайды. Төмен ағу шегі бар материалдар тарту жүрісінің ерте кезеңінде пластикалық ағысқа кіреді, бұл шынында да кернеуді қайта таратуға және иілуінің басталуын кешіктіруге көмектеседі. Эксперименттік жұмыстар таза коммерциялық алюминий маркалары бойынша басқа қасиеттер қолайлы болған жағдайда, төмен ағу кернеуі бар қорытпалардың қатпарлануға қарсы төзімділігі жоғары екенін көрсетті.

N-мәні немесе деформацияланған кезде материалдың қатайу көрсеткіші — бұл материалдың деформацияланған сайын қаншалықты тез қатайып кететінін сипаттайды. Жоғары n-мәні бар материалдар деформацияны жергілікті аймақтарда шоғырландырмай, фланец бойынша біркелкі таратады. Бұл біркелкі деформациялық таралу жергілікті иілу ықтималдығын азайтады. MetalForming Magazine журналы түсіндіргендей, n-мәнімен сипатталатын жұмыс істеу кезіндегі қатайу өте көп деформацияланған аймақтарда жергілікті жұқаруға деген қабілетті азайтады. Осы принцип иілу үшін де қолданылады: біркелкі қатаятын материалдар иілулерді бастаушы жергілікті тұрақсыздықтарға қарсы тұрады.

R-мәні немесе пластик анизотропия коэффициенті — материалдың жазықтықтағы деформацияға қатысты жұқаруға қарсы тұру дәрежесін көрсетеді. r-мәні жоғары материалдар жұқаруға қарағанда жапсырма парағының жазықтығы бойынша деформациялануға ұмтылады. Бұл қыртыс қалыңдығын сақтау қиындығын қамтамасыз ету үшін маңызды, өйткені бұл шығару кезіндегі иілу беріктігін сақтайды. Тез жұқарып кететін материал қолданыс кезінде сығылуға қарсы иілу беріктігін жоғалтады.

Бағыттық қатынастар анық:

• N-мәні жоғары = деформациялық қозғалыс біркелкі = қыртыс пайда болуға қарсы тұру қабілеті жақсарады
• R-мәні жоғары = жұқару азаяды = шығару кезінде иілу беріктігі сақталады
• Төмен өткел беріктігі (жеткілікті n-мәнімен қоса) = ерте пластикті ағу = кернеуді қайта тарату жақсарады

Бұл қатынастар материалды таңдаудың тек беріктікке ғана байланысты емес екендігін түсіндіреді. Шекті созылуы шектеулі және n-мәні төмен болатын жоғары беріктікті болат, формалану сапасы жақсырақ төмен беріктікті болаттан қарағанда қыртыстануға әлдеқайда бейім болуы мүмкін. Осы логика алюминийді болатпен салыстырған кезде де қолданылады: алюминийді дәнекерлеу немесе біріктіру мәселесі туғызбаса да, алюминий қорытпаларының төмен серпімділік модулі олардың қыртыстануды басу үшін басқа технологиялық тәсілдерді қажет ететіндігін білдіреді.

Бұл механикалық негіздер орнатылғаннан кейін келесі сұрақ практикалық сипатқа ие болады: қандай жағдайда және қай жерде қыртыстану басталады деп қабылдауға әсер ететін тарту қатынасы мен шаблон геометриясы қалай әсер етеді?

Қыртыстанудың айнымалылары ретінде тарту қатынасы мен шаблон геометриясы

Енді сіз қатпарлардың пайда болуына әкелетін сығылу кернеулерін түсіндіңіз, сондықтан келесі сұрақ практикалық сипатта: осы кернеулер басқарылмайтын деңгейге жеткенше сіз қанша материалды шығара аласыз? Жауап көптеген инженерлер тек цехта проблемалар пайда болған кезде ғана ескеретін екі байланысты айнымалыға байланысты: сығылу қатынасы және шаблонның геометриясы .

Кішкентай сақинадан үлкен дөңгелек стол матасын тартып алуға тырысыңыз. Сіз бастапқыда сақина диаметріне қатысты қанша мата аласыз, сонша мата жиналып, бүгіледі. Терең тарту да осылай жұмыс істейді. Бастапқы шаблон өлшемі мен соңғы соққыш диаметрі арасындағы қатынас фланецке қанша шеңберлік сығылу әсер ететінін анықтайды және осы сығылу бақыланатын шектерінде қалатынын немесе иілуін тудыратынын анықтайды.

Сығылу қатынасы және оның қатпарлардың пайда болуына әсері

The шекті тарту қатынасы (LDR) — бұл сәтті тартуға болатын ең үлкен шаблон диаметрі мен соққылаушы диаметрінің қатынасын анықтайды, яғни сынғансыз тартуға болады. Бұл шекараны асып кеткенде, иілетін жиектегі материал көлемі өте көп болып қалады. Нәтижесінде пайда болған сақиналық керілу шаблонның иілу кедергісінен асады және сіз қанша ұстайтын күш қолдансаңыз да, қатпарлар пайда болады.

Бұл неге маңызды: тарту қатынасы артқан сайын, әрбір жүріс кезінде ішке қарай ағуға тиісті материал көлемі де артады. Осы қосымша материал жиекте радиалдық (шеңберлік) қысу деңгейін көтереді. Егер тарту соққылаушысы шаблон шетіне қатысты жеткілікті үлкен болса, қысу шектелген болып қалады және материал тегіс ағады. Алайда, егер шаблон соққылаушы диаметріне қатысты өте үлкен болса, артық қысу ағуға кедергі туғызады, оны технологиялық процестің жеңе алмайтын деңгейге дейін көтереді.

Материалды калыпқа тарту үшін қажетті иілу күші тарту қатынасымен артады. Белгілі бір нүктеде фланецтің сығылуын жеңу үшін қажетті радиалды созылулық кернеу материалдың өте көп жұқаруы немесе соққы тұсындағы жыртылуынсыз шыдай алмайтын деңгейге жетеді. Алайда, осы жыртылу шегіне жеткенше, фланец сығылу артығынан иілуі (иілулердің пайда болуы) жиі бірінші болып байқалады.

Сондықтан, бос қалдықтың өлшемін сызықтық өлшемдер емес, беттік аудан әдістері арқылы есептеу өте маңызды. Негізінен сығылу арқылы пішілген дөңгелек стакан үшін бос қалдық диаметрі дайын бұйымның сызықтық өлшемінен әлдеқайда кіші болуы керек. Бос қалдықтың өлшемін бұйымның өлшемдері бойынша, ал материал ағысының талаптары бойынша емес бағалау — иілулердің пайда болуына әкелетін ең көп тараған себептердің бірі.

Материал ағысын бақылау үшін бос қалдық пішінін оптимизациялау

Дөңгелек стакандар үшін шаблон мен соққылауыш арасындағы қатынас түсінікті. Ал егер сіз тіктөртбұрышты қораптар, контурлы панельдер немесе симметриялы емес пішіндерді тартсаңыз, не болады? Дәл осы жерде шаблонның пішінін оптимизациялау — қыртысу процесін бақылау үшін қуатты құралға айналады, сонымен қатар көптеген штамптау операциялары өз қабілеттерін толық пайдаланбайды.

Зерттеу нәтижелері жарияланды Халықаралық журнал Қосымша Өндірістік Технологиялар тіктөртбұрышты бөлшектер үшін бастапқы шаблон пішінін оптимизациялаудың қалдықтарды азайтатынын және пішіндеу тиімділігін арттыратынын көрсетеді. Зерттеу нәтижелері анизотропты материал қасиеттерін шаблон оптимизациясына енгізу арқылы контур қатесін 6,3 мм-ден 5,6 мм-ге дейін азайтатынын, жалпы қатені 4 пайыздан төмен деңгейге жеткізетінін анықтады.

Принципі қарапайым: симметриялы емес бөлшектер үшін дөңгелек емес шаблондар әрбір орында қалыпқа кіретін материалдың мөлшерін бақылайды. Қалыптау ашылу сызығын қайталайтын пішінді шаблон бұрыштарында артық материал бар тіктөртбұрышты немесе трапециялық шаблонға қарағанда еркінірек ағады. FormingWorld түсіндіретіндей, бұрыштардағы қосымша материал ағыс аймағындағы материал ағысын шектейді, ал геометрияны қайталайтын шаблон пішіні материалдың еркін ағуына мүмкіндік береді.

B-бағана немесе оған ұқсас автомобильдің құрылымдық бөлшегін қарастырайық. Трапециялық кесілген шаблон қосымша шаблондық қалып қажет етпейтіндіктен, оны өндіру қымбат емес болуы мүмкін. Алайда, бұрыштардағы артық материал металл ағысына қосымша кедергі туғызады. Пішінді шаблон қалыптау ашылуына жақынырақ сәйкес келеді, бұл кедергіні жеңілдетеді және материалдың бұрыштарға ағуына мүмкіндік береді, нәтижесінде пішіндеу қабілеті жақсарып, қыртыстардың пайда болу қаупі азаяды.

Көлемі үлкен болған шикізаттық дайындамалар — өндіріс бригадалары кейде байқамайтын қатты қатпарлануға алып келетін фактор. Егер дайындама күтілгендей емес, үлкен болса, онда материал бұрыштарға тиімді түрде ағымайды және ұстап тұратын бетпен (байндермен) тұрақтырақ әсерлеседі. Бұл ұстап тұратын күш пен үйкеліс кедергісінің әсерін күшейтеді. Нәтижесінде фланецте сығылу кернеуі көтеріледі және қатпарлану қаупі артады. Керісінше, көлемі кішірек дайындамалар өте оңай ағады, бұл қажетті созылу деңгейін төмендетеді және дайындама штамптау тереңдігіне жетпей-ақ тарту жолақтары арқылы сырғып кетуі мүмкін.

Дайындаманың геометриялық параметрлерінің бірнеше факторы қатпарлану қаупіне тікелей әсер етеді:

• Дайындаманың диаметрі мен соғуыштың диаметрінің қатынасы: Бұл қатынастың жоғары болуы — компрессиядағы материалдың көбеюін және қатпарлану қаупінің артуын білдіреді. Сіздің материал сорттыңыздың LDR (шекті диаметр қатынасы) шегінде қалыңдықты сақтаңыз.
• Дайындаманың пішінінің симметриясы мен бөлшектің геометриясының сәйкестігі: Соғуыш ашылуының контурларын қайталайтын пішінді дайындамалар жоғары компрессиялық аймақтардағы артық материалды азайтады.
• Тікбұрышты жабық бос орындардағы бұрыштық материал көлемі: Бұрыштар түзу жақтарға қарағанда жоғары қысу кернеуіне ұшырайды. Артық бұрыштық материал осы әсерді күшейтеді.
• Жақтау енінің біркелкілігі: Жақтау енінің біркелкі еместігі қысу таралуының біркелкі еместігіне әкеледі, нәтижесінде ені көп аймақтарда жергілікті қатпарлану пайда болады.

Алдыңғы пішімдеу операцияларынан пайда болған жұмыс қатайтылған материал да жабық бос орындардың қысуға қалай реакция беретінін әсер етеді. Егер материал алдыңғы өңдеуден кейін қатайып қойған болса, оның біркелкі деформациялану қабілеті төмендейді. Бұл қатпарлану басталуы мен жыртылуға ұшырау арасындағы аралықты тарылтады, сондықтан көпсатылы операциялар үшін жабық бос орын геометриясын оптимизациялау тағы да маңызды болып табылады.

Практикалық қорытынды? Бос геометрия — бұл тек қана материалдың пайдаланылуын анықтайтын шешім емес. Ол сіздің фланцтағы сығылу кернеуінің таралуын тікелей бақылайды және процесіңіз қыртыс түзу порогының ішінде қауіпсіз жұмыс істей ме, әлде қыртыс түзу ақауларымен тұрақты күреседі ме, соны анықтайды. Созылу коэффициенті мен бос геометриясы түсінілген болса, келесі қадам — формалау операциясының өзі кезінде қыртыс түзуін бақылауға құралдар параметрлері қалай әсер ететінін зерттеу.

Қыртыс түзуін бақылайтын немесе туғызатын құралдар параметрлері

Сіз бос геометриясын оптимизацияладыңыз және пішімделу қасиеттері жағынан тиімді материалды таңдадыңыз. Енді не істеу керек? Формалау операциясы кезінде қыртыс түзуін басқарудың негізгі құралы ретінде құралдардың өзі пайда болады. Сіз орнатқан әрбір параметр — бос ұстағыш күшінен бастап, өлшегіш радиусының геометриясына дейін — фланцтың қыртыс түзуіне ұшырайтынын немесе өлшегіш қуысына тегіс және қатарынан енуін тікелей анықтайды.

Мұнда инженерлердің көпшілігі кездесетін қиындық: қатпарлануды басу үшін жасалған бірдей реттеулер, егер олар шектен тыс қолданылса, жыртылуға әкелуі мүмкін. Бұл жалғыз айнымалылы оптимизациялық есеп емес. Бұл — екі түрлі қиратушы режим арасындағы теңдестіру әрекеті, онда әрбір құрал-жабдық параметрі осы екі режим арасындағы спектрде орналасады. Сіздің өндірістік процесіңіздің осы спектрдегі орнын және оны қалай бағдарлауға болатынын түсіну — сапасы тұрақты өндірісті хроникалық сапа мәселелерінен ажыратады.

Жалпақ ұстағыш күші — қатпарлануды жыртылуға қарсы теңдестіру

Жалпақ ұстағыш күші (ЖҰК) — қатпарланудың фланецін реттеудегі негізгі басқару айнымалысы. Жалпақ ұстағыш фланецке төмен қарай қысым түсіреді, бұл материал ағысын шектейтін үйкеліс туғызады және парақта радиалды созылу керілуін пайда етеді. Бұл керілу фланецтің иілуіне себеп болатын шеңберлік сығылуға қарсы әсер етеді.

Егер ЖҰК тым төмен болса, фланецке жеткілікті шектеу әсері болмайды. Сығылу шеңберлік керілуі парақтың иілу кедергісінен асады да, қатпарлар пайда болады. Қашан Шеберхана ескертулер: қуыс ұстағыш қысымы жеткіліксіз болса, металл сығылған кезде қатпарланады, ал қатпарланған металл ағысқа кедергі көрсетеді, әсіресе ол қабырға бойында қысылған кезде.

Егер қуыс ұстағыш қысымы (BHF) тым жоғары болса, қарама-қарсы проблема туындайды. Артық қысым металлды ішке қарай ағуға қиындық туғызады, сондықтан материал созылады, ал шығарылу (тартылу) орын алмайды. Бұл созылу штамп төбесінің радиусында парақтың жұқаруына әкеледі, нәтижесінде жарылуға ұшырайды. Сол дереккөз BHF-тың артық болуы металл ағысын шектейтінін, оның созылуына әкелетінін, соның салдарынан жарылу пайда болуы мүмкін деген тұжырымды да атап өтеді.

Тәжірибелік салдары қандай? BHF бүкілдік пайда болуын басу үшін жеткілікті де, бірақ материал ағысына рұқсат ету үшін жеткілікті төмен де болуы керек. Бұл диапазон материал маркасына, парақ қалыңдығына және тартылу тереңдігіне байланысты өзгереді. Созылуы шектеулі материалдарда, мысалы, жоғары беріктіктегі кешенді болаттарда бұл диапазон әлдеқайда тараяды. Сіздің қатпарлану аймағынан жарылу аймағына өтуге рұқсат етілетін қателік шегі әлдеқайда аз.

Қысымның таралуы жалпы күшке қарағанда соншалықты маңызды. Жаман жағдайда ұсталатын пресс сақиналары немесе зақымданған сақина шыбықтары қуыс ұстағыш бетінде қысымды біркелкі етпейді. Бұл кейбір аймақтарда жергілікті артық шектеу мен басқа аймақтарда жеткіліксіз шектеуге әкеледі, нәтижесінде бірдей бөлшекке қатпарлар мен жарылулар пайда болады. Теңестіргіштер қысым өзгерістеріне қарамастан, матрица беті мен қуыс ұстағыш арасында белгіленген саңылауды сақтауға көмектеседі, бірақ олар дұрыс жұмыс істеу үшін реттеуге тұрақты қажеттілік туғызады.

Матрица радиусы, соққыш радиусы, саңылау және тарту жолағының дизайны

БХК-тен басқа, қатпарлануға тікелей әсер ететін тағы төрт құралдар параметрі бар: матрица кіру радиусы, соққыш мұрын радиусы, соққыш-матрица арасындағы саңылау және тарту жолағының дизайны. Әрқайсысы қатпарлану мен жарылу қаупі арасында өзіндік компромисс ұсынады.

Өлшемдегі кіріс радиусы материалдың фланецтен тартылған қабырғаға өту кезіндегі иілу дәрежесін анықтайды. Ірі радиус иілу қаттылығын азайтып, тарту күшін және жыртылу қаупін төмендетеді. Алайда, ол сонымен қатар шаблон ұстагышының шеті мен өлшемдегі тесік арасындағы қолдаусыз қалдырылған фланец аймағын кеңейтеді. Бұл ірі қолдаусыз аймақ иілуға төзімділігі төмен болады, сондықтан қыртысу қаупі артады. Кішірек өлшемдегі радиус материалды тиімдірек қысады, бірақ иілу нүктесінде кернеуді шоғырландырады, ол сынғыштық қаупін көтереді. Toledo Metal Spinning егер өлшемдегі радиус тым кішкентай болса, материал оңай ағып кете алмайды, сондықтан созылу мен сынғыштық пайда болады. Егер өлшемдегі радиус тым үлкен болса, материал қысым нүктесінен шыққаннан кейін қыртысады.

Соққы беретін басының радиусы осыған ұқсас логикаға бағынат. Ірі соққы беретін басының радиусы пластикалық деформация кезіндегі кернеуді кеңірек аймаққа таратады, нәтижесінде жергілікті жұқару мен жыртылу қаупі төмендейді. Алайда, бұл соққы беретін басының алғашқы тарту жүрісі кезінде материалдың қолдаусыз қалуына мүмкіндік береді, сондықтан соққы беретін басының жанындағы және өлшегіштің кіру аймағы арасындағы ауысу аймағында қатпарлар пайда болуы мүмкін.

Соққы беретін басы мен өлшегіш арасындағы құрал-саймандардың саңылауы — бұл қатпарлардың шетінде (фланецте), емес, қабырғасында пайда болуына әсер ететін фактор. Егер саңылау материал қалыңдығынан артық болса, тартылған қабырға жанама қолдауға ие болмайды. Бұл қабырғаның фланец жағдайларынан тәуелсіз иілуіне мүмкіндік береді, яғни фланец қатпарсыз қалса да, қабырғада қатпарлар пайда болады. Дұрыс саңылау әдетте материалдың номинал қалыңдығынан жоғары пайыздық мән ретінде көрсетіледі, өйткені тарту кезінде материал қалыңдайды.

Сызықтық тарту жолақтары біркелкі BHF реттеуі қамтамасыз еле алмайтын дәлдікпен басқаруды ұсынады. Осы көтерілген элементтер шаблонның бетінде немесе қуыс ұстағышта орналасады және парақтың олардың жанынан өтуі кезінде оны иіп және түзетіп, жергілікті тежеу күшін туғызады. Оукленд университетінің зерттеулері көрсеткендей, тарту жолағының тежеу күшін жолақтың тереңдігін ғана реттеу арқылы шамамен төрт есе өзгертуге болады. Бұл шаблондық дизайнерлерге қуыстың барлық жиегі бойынша BHF-ті біркелкі арттырмай, қуыс периметрі бойынша материал ағысының таралуын бақылауға мүмкіндік береді.

Стратегиялық орналасқан тарту жолақтары глобалды BHF реттеуі шеше алмайтын жергілікті қатпарлану мәселелерін шешеді. Төртбұрышты бөлшектерде бұрыштар түзу жақтарға қарағанда жоғары қысу кернеуіне ұшырайды, сондықтан бұрыштарда орналасқан тарту жолақтары түзу бөліктерді артық шектемей-ақ жергілікті шектеуді арттырады. Тарту жолақтары қолданылған кезде қажетті шектеу күшін қамтамасыз ету үшін қажетті байндер күші әлдеқайда төмен болады, яғни кішірек пресс қуаты эквивалентті металл бақылауын қамтамасыз ете алады.

Құрал-сайман параметрі	Қатпарлануға әсері	Жыртылуға әсері	Қатпарлануды азайту үшін жасалатын реттеу
Қуыс Ұстағыш Күші (BHF)	Төмен BHF фланецтің иілуіне мүмкіндік береді	Жоғары BHF ағысты шектейді, жарылуға әкеледі	Жыртылу шегінен аспайтындай етіп BHF-ті арттыру
Матрицаға кіру радиусы	Үлкен радиус қолдаусыз аймақты кеңейтеді	Кіші радиус кернеуді шоғырландырады	Жыртылуға бақылау жүргізіп отырып, радиусты азайтыңыз
Пуансонның мұрын радиусы	Үлкен радиус бастапқы жүріс кезіндегі қолдауды азайтады	Кіші радиус жергілікті жұқаруға әкеледі	Сызу тереңдігіне қарай тепе-теңдікті орнатыңыз
Сызғыш-матрица арасындағы саңылау	Артық саңылау қабырғаның иілуіне мүмкіндік береді	Жеткіліксіз саңылау қабырғаның қысуына әкеледі	Қабырғаны қолдау үшін саңылауды азайтыңыз
Сызғыштағы тісті биіктігі	Тегіс тістер шектеудің жеткіліксіздігін туғызады	Терең шаралар ағысты тым көп шектейді	Қатпарлануға бейім аймақтарда өткізгіштікті арттыру

Бұл кестеден алынған негізгі қорытынды — әрбір параметрдің реттелуі қандай да бір компромисс талап етеді. Бір бағытта қозғалған кезде қатпарлану азаяды, бірақ жыртылу қаупі артады. Екінші бағытта қозғалған кезде керісінше болады. Сәтті матрица дамыту үшін екі де сәтсіздік түрін де болдырмауға мүмкіндік беретін жұмыс аймағын табу қажет; бұл аймақ материалға, геометрияға және тарту қатаңдығына байланысты өзгереді.

Бұл құрал-жабдықтар арасындағы байланыстарды түсіну сізді келесі қиындыққа дайындайды: бірдей құрал-жабдық орнатуына әртүрлі материалдар әртүрлі реакция береді. Жұмсақ болат үшін оптималданған матрица параметрлерін реттемейінше алюминийді қатпарландыруы немесе жоғары беріктіктегі жаңа болатты жыртылуы мүмкін.

Жиі қолданылатын тарту материалдарындағы қатпарлану мінез-құлқы

Тозақ болатымен қатар жұмыс істейтін калып алюминийге ауысқан сәтте қыртысты бөлшектер беруі мүмкін. Неге? Себебі бірдей құралдар параметрлері әртүрлі материалдардың механикалық қасиеттерімен әртүрлі әсерлеседі. Қалыптау процесінде кеңінен қолданылатын материалдардың аққыштық шегі, серпімділік модулі және деформациялық қатайту әрекеті қалай өзгеретінін түсіну — қыртыстану қаупін болжау мен процесті сәйкесінше реттеу үшін маңызды.

Төмендегі кестеде терең тарту операцияларында кеңінен қолданылатын алты материал тобы бойынша қыртыстану ерекшеліктері салыстырылған. Әрбір баға материалдың тән қасиеттерінің сығылуға ұшыраған жиектің иілуіне қарсы төзімділігіне қалай әсер ететінін көрсетеді.

Материал маркасы бойынша қыртыстануға бейімділік

Материал	Бұдырлық пайда болу бейімділігі	Ұсынылатын БХК тәсілі	Негізгі процестің сезімталдығы	Деформациялық қатайту әрекеті
Жұмсарылатылған болат (DC04, SPCC)	Төмен	Орташа, жүріс барысында тұрақты	Қателікке төзімді; кең процестік терезе	Орташа n-мәні; біртіндеп қатаяды
HSLA болат	Төменнен ортаға дейін	Орташа немесе жоғары; жыртылуға бақылау жүргізіңіз	Жоғары аққыштық шегі BHF терезесін тарылтады	Жұмсақ болатқа қарағанда n-мәні төмен
AHSS (DP, TRIP маркалары)	Орташа жоғары	Бастапқы BHF жоғары; жүріс барысында айнымалы	Созылу шегі шектеулі; қыртысу мен жыртылу арасындағы терезе тар	Бастапқы аққыштық шегі жоғары; деформацияға төзімділік қабілеті шектеулі
Алюминий 5xxx сериясы	Жогары	Болатқа қарағанда төмен; дәл реттеу қажет	Серпімділік модулі төмен; созу жылдамдығына сезімтал	Орташа n-мәні; пішіндеу кезінде деформацияға төзімділігі артады
Алюминий 6xxx сериясы	Жогары	Болаттан төмен; жылулық өңдеуге байланысты	Жылулық өңдеуге жарамды; пішіндеу қабілеті жылулық өңдеу режиміне байланысты өзгереді	5xxx сериясына қарағанда n-мәні төмен; біркелкі қатайту аз
Қалтадан жасалған	Орташа	Жоғары; қозғалыс кезеңінде арттыру керек	Тез жұмыс істеп қатайту; үйкеліс жоғары; жылдамдыққа сезімтал	Өте жоғары n-мәні; белсенді қатайту

Жоғарыда келтірілген бағалар әрбір материалдың қисылуға әкелетін сығылу кернеулерімен қалай әрекеттесетінін көрсетеді. Осы айырымдардың практикада қандай маңызы бар екенін талдайық.

Алюминий мен АЖБС-тің әртүрлі технологиялық тәсілдерді талап етуінің себептері

Алюминий қорытпаларының серпімділік модулі төмен болғандықтан олар өзіндік қиындықтар туғызады. Болаттың серпімділік модулі шамамен 200 ГПа, ал алюминийдің — шамамен 70 ГПа. Бұл алюминийдің қаттылығы болатқа қарағанда шамамен үш есе төмен екенін білдіреді. Қисылуға төзімділік тікелей материал қаттылығына тәуелді болғандықтан, бірдей қалыңдықтағы алюминий парағы болатқа қарағанда сығылу күшінің әсерінен әлдеқайда оңай қисылады.

Бұл төменгі иілу кедергісі алюминийдің терең тарту кезінде шойын болатынан өзгеше әрекет ету себебін түсіндіреді. Алюминийге қарағанда, күш әсерінен қалыңдығын ағызып және қайта таратып отыратын шойын болаты өте көп созылмайды немесе артық деформацияланбайды. Материалдың созылуы шектеулі болады және оның созылуы жергілікті болады, ал болатқа тән созылу үлестірілуі болмайды. Сәтті алюминий тартуы дұрыс тарту қатынасын сақтауға, сондай-ақ созылу, сығылу және қуыс ұстағыш күшін дәл тепе-теңдікке келтіруге байланысты.

5xxx сериясының алюминий қорытпалары (мысалы, 5052 және 5182) 6xxx сериясының маркаларына қарағанда жоғары n-мәні салдарынан жақсырақ пішінделу қабілетіне ие. Бұл деформациялану қаттылығының көрсеткіші 5xxx қорытпаларында деформацияны фланец бойынша біркелкі таратуға мүмкіндік береді, ол жергілікті иілу басталуын кешіктіреді. 6xxx сериясы (мысалы, 6061 және 6063), жылумен өңделгеннен кейін өте жақсы беріктік көрсетсе де, жұмсартылған күйінде төмен n-мәндеріне ие. Бұл оларды жергілікті деформацияның шоғырлануына және ерте қыртыстану басталуына ұшыратады.

Жоғары беріктікті жетілдірілген болаттар қарама-қарсы мәселені туғызады. Екі фазалы (DP) және трансформациялық пластиктылық (TRIP) болаттар сияқты ЖББ маркаларының ақырғы беріктігі жоғары, жиі 500 МПа-дан асады. Бұл жоғары ақырғы кернеу материалдың пластикалық ағуына қарсылық көрсетуін білдіреді, сондықтан қыртыстылықты басу үшін жоғары БКК қажет. Дегенмен, ЖББ маркаларының жалпы созылуы жұмсақ болатқа қарағанда шектеулі. «The Fabricator» журналында айтылғандай, ЖББ-ды өңдеу кезінде пайда болатын қыртыстылық, жыртылу және серпімділік қайту өндірістік тізбектің барлық деңгейлерінде қиындықтар туғызады.

Тәжірибелік нәтиже қандай? ЖББ БКК терезесін айтарлықтай тарылтады. Қыртыстылықты басу үшін жоғары күш қажет, бірақ материал жұмсақ болатқа қарағанда төмен қозғалыс деңгейінде жыртылады. Бұл қателікке жол беру шегін азайтады. Бағдарламаланатын күш профилі бар серво-пресс технологиясы бұл қиындықты шешуге көмектеседі, себебі ол штамптаушыларға жұмыс жүрісі бойынша сепкіш күшін өзгертуге, қажет болған жерде белсенді тежеу қолдануға және жыртылу қаупі артқан жерде күшті азайтуға мүмкіндік береді.

304 маркалы аустениттік коррозияға төзімді болатта жылдам қатайту құбылысы бар. Бұл марка өте жоғары n-мәніне ие, яғни деформацияланған кезде ол қатты қатаяды. Коррозияға төзімді болат көміртегілі болатқа қарағанда жылдамырақ қатаяды, сондықтан оны созу мен пішіндеу үшін екі есе көп қысым қажет. Хром оксидінің беттік қабаты да пішіндеу кезінде үйкелісті күшейтеді, сондықтан құрал-саймандарды мұқият қаптау және майлау қажет.

Бұл қатпарлануға қандай әсер етеді? Жылдам қатайту шығару процесінің барысында иілуге қарсы тұруға көмектеседі, себебі материал үздіксіз қатаяды. Алайда, жоғары үйкеліс пен қысым талаптары керек болған кезде BHF (басқару ұстау күші) жүріс бойынша ұстап тұру үшін артуы керек. Егер BHF тұрақты қалса, бастапқы жүрісте қатпарлану, ал соңғы жүрісте жыртылу орын алуы мүмкін. Шығару неғұрлым күрделі болса, осы факторларды ескере отырып, оның жылдамдығы соғұрлым баяу болуы керек.

Жалпы кернеу мен әсер ететін шегінің арасындағы байланыс мұнда да маңызды. Бастапқы әсер ететін шегі төмен материалдар иілу басталмас бұрын рангілік ағысқа ерте кіреді, ол кернеудің қайта таралуына мүмкіндік береді. Жоғары әсер ететін шегі бар материалдар бұл ерте ағысқа қарсылық көрсетеді, сондықтан кернеу біркелкі әсер етпес бұрын иілу басталатын жерлерде локальді аймақтарда жиналады.

Сымды электр-дисковый өңдеу (wire EDM) арқылы кесілген немесе дәлірек кесілген бөлшектерде, онда шеттердің сапасы материал ағысына әсер етеді, бұл материалдық айырмашылықтар тағы да айқынырақ көрінеді. Таза шет қырлы шетке қарағанда, онда жұмыс қаттылығына байланысты қабырғалар болады, материал ағысын болжауға қолайлырақ, және бұл әсер материал маркасына байланысты өзгереді.

Негізгі қорытынды? Сіз процесс параметрлерін бір материалдан екіншісіне тікелей көшіре алмайсыз. Жұмсақ болат үшін оптималды жасалған калып, мүмкін, алюминийдің қыртысуына әкеледі және АНСС-тің (жоғары беріктіктегі салыстырмалы тұрақтылықтағы болат) жыртылуына себеп болуы мүмкін. Әрбір материал тобы өзіндік БЖК (басқарушы қысым күші) стратегиясын, шығару жылдамдығын оптималдауды және майлау әдісін талап етеді. Калыптарды дайындауға кіріспес бұрын осы материалға тән әрекеттерді түсіну калыптарды сынау кезінде уақыт пен құнын қатты үнемдейді.

Материалдың әрекетін түсінгеннен кейін келесі сұрақ геометриялық сипатта болады: бөлшектің пішіні қайда және неге қыртысу пайда болады?

Бөлшектің геометриялық пішіні қайда және неге қыртысу пайда болады

Сіз дұрыс материалды таңдап алдыңыз және құрал-жабдық параметрлерін дәл реттедіңіз. Бірақ көптеген инженерлер қиын жолмен ашқан бір нәрсе бар: цилиндрлік стакандар үшін идеалды жұмыс істейтін процесс тіктөртбұрышты қораптар немесе конустық қабықтар үшін толығымен сәтсіз болуы мүмкін. Бөлшектің геометриялық пішіні қыртысу қайда пайда болатынын, неге пайда болатынын және қандай түзету шараларының нақты жұмыс істейтінін негізінен өзгертеді.

Осы тәсілмен ойланыңыз. Цилиндрлік стақан бойынша оның барлық периметрінде біркелкі симметрия бар. Материал барлық бағыттан біркелкі ішке ағады, ал сығылу кернеуі фланец бойынша біркелкі таралады. Тіктөртбұрышты қорап? Толығымен басқаша жағдай. Бұрыштарда түзу қабырғалардан едәуір өзгеше кернеу жағдайлары пайда болады. Конустық қабықша? Пунш пен матрица арасындағы қолдаусыз қабырға аймағы фланецке бағытталған басқару шараларымен шешілмейтін қыртыстану қаупін туғызады.

Бұл геометриялық ерекшеліктерге тән механикалық заңдылықтарды түсіну — проблемаларды дұрыс диагностикалау мен дұрыс шешімдерді қолдану үшін маңызды.

Цилиндрлік, тіктөртбұрышты және конустық бөлшектер — әртүрлі қыртыстану механикасы

Цилиндрлік стақандар үшін қыртыс тәрізді бұзылулар болжанатындай түрде болады. Бұл ақау симметриялы және негізінен фланец құбылысы болып табылады. The Fabricator журналының түсіндіруінше, цилиндр қарапайым дөңгелек шаблоннан басталады, ал үлкен диаметрлі шаблонның кіші цилиндр пішініне айналуы үшін ол радиалды түрде сығылуы керек. Металл бір уақытта орталық сызыққа қарай ішке қарай ағады және бір мезгілде бір-біріне қарай сығылады. Бақыланатын сығылу нәтижесінде жазық фланец пайда болады; бақыланбайтын сығылу ауыр қыртыс тәрізді бұзылуларға әкеледі.

Цилиндрлік бөлшектер үшін негізгі басқару параметрлері — шаблон ұстагыш күші (BHF) және тарту қатынасы. Себебі кернеу таралуы біркелкі болғандықтан, жалпы BHF реттеуі тиімді жұмыс істейді. Егер қыртыс тәрізді бұзылулар пайда болса, фланец бойынша BHF-ті барлық жерде көтеру әдетте проблеманы шешеді, егер сіз жыртылу порогынан төмен қалсаңыз. Тарту қатынасы фланецке қанша сығылу керектігін анықтайды, сондықтан сіздің материалыңыз үшін шекті тарту қатынасынан аспау сығылу артығын болдырмауға көмектеседі.

Тіктөртбұрышты және шаршы қорап бөліктері асимметрияны енгізеді, ол бәрін өзгертеді. Шаршының бұрыштары негізінде дөңгелек тарту процесінің төрттен бірі болып табылады және цилиндрлік ыдыстарға тән радиалды қысуға ұшырайды. Алайда, түзу қабырғалары басқаша әрекет етеді. Сол көзқарастың айтуынша, тартылған қораптың қабырғалары иілу мен түзелу деформациясына ұшырайды, ал қысу мүлдем болмауы да мүмкін. Металл түзу бөліктер бойынша өте аз кедергімен ішке қарай ағады.

Бұл асимметрия маңызды проблема туғызады: бұрыштық аймақтар түзу қабырғаларға қарағанда жоғары қысу қысымына ұшырайды, сондықтан бұрыштардағы қатпарлану негізгі мәселе болып табылады. Егер бұрыштарда радиалды қысуға ұшырайтын металл бетінің ауданы тым көп болса, ол ағуға қарсы үлкен кедергі туғызады, нәтижесінде артық созылу және мүмкін болатын жарылу пайда болады. Бұрыштар қатпарланғысы келеді, ал қабырғалар еркін ағуға тырысады.

Тіктөртбұрышты бөлшектер үшін негізгі құралдар — бұрыштардағы тарту жолақтары мен шикізат пішінін оптимизациялау. Тарту жолақтары бұрыштардағы жергілікті тежеу күшін арттырады, бірақ түзу бөліктерді артық тежемейді. Шикізат пішінін оптимизациялау бұрыштық аймақтардағы артық материалды азайтады. Шаршы пішіндегі шикізатты шаршы қабырғалы бұйым жасау үшін оны бұйымның бағытына қатысты 45 градусқа бұрып орналастыруды қарастырыңыз. Бұл жағдайда қосымша керілу қажет болатын жақтарда қозғалысқа кедергі көп болады, ал бұрыштарда аз материал қалады, сондықтан радиалды профиль бойынша қозғалыс максималды болады.

Конустық қабырғалы бұйымдар тағы бір қиындық туғызады. MetalForming журналында конустық пішінді терең тарту цилиндрлік стакандарды тартуға қарағанда әлдеқайда қиынырақ екендігі айтылады, себебі деформация тек фланец аймағында ғана шектелмейді. Осы пішіндер үшін деформация соғысушы және қалыптауыш беттері арасындағы қолдаусыз аймақта да жүреді, мұнда сығылу кернеулері қыртыстардың пайда болуына әкелуі мүмкін.

Пукеринг — бұл шаблон денесінде пайда болатын созылу-формалау қатпарларын сипаттайды, ал шаблон шетінде пайда болатын тарту қатпарларына қарама-қарсы. Бұл — фланец қатпары емес, әрі қабырға қатпары, оны жою үшін басқа шаралар қажет. Конустық тартулар кезінде пуансон мен матрица арасындағы қолдаусыз қабырға айтарлықтай үлкен болады, сондықтан қабырға қатпары негізгі түр болып табылады. Бұл қатпарлардың көбінесе жойылмайтынын ескере отырып, пукерингті болдырмау қажет.

Конустық қабырғалы бұйымдар үшін парақ қалыңдығының шаблон диаметріне қатынасы (t/D) шекті тарту қатынасына стакан тартуына қарағанда әлдеқайда көп әсер етеді. t/D > 0,25 болғанда, аталған шаблон ұстайтын қысыммен әдетте бір рет тарту жүзеге асады. t/D = 0,15–0,25 аралығында бір рет тарту әлі де мүмкін, бірақ ол көп үлкен шаблон ұстайтын қысымды қажет етеді. t/D < 0,15 болғанда шаблон қатпарлануға өте бейім болады және көп ретті тарту азайтуларын қажет етеді.

Автомобильдің кузовына қолданылатын күрделі контурлы панельдер барлық осы геометриялардың элементтерін қосады. Қатпарлану — геометрияға тәуелді және орналасуына байланысты құбылыс болып табылады; ол бөлшектің беті бойынша жергілікті қисықтық, созылу тереңдігі мен материал ағысының үлгілеріне байланысты өзгереді. Мұндай бөлшектердің қатпарлану орындарын болжау үшін және қандай технологиялық реттеулер тиімді болатынын анықтау үшін әдетте формалану симуляциясы қажет.

Әрбір бөлшек түрі үшін геометрияға тәуелді қатпарлану ескертулері төменде келтірілген:

• Цилиндрлі стакандар: Қатпарлану симметриялы және фланецке тәуелді. БХК (басқарылатын ұстау күші) және созылу қатынасы негізгі реттеу параметрлері болып табылады. Жалпы БХК реттеуі тиімді. Сіздің материал сортамыңыз үшін LDR (салыстырмалы созылу қатынасы) шегінен шығып кетпеңіз.
• Тікбұрышты/қорап тәрізді бөлшектер: Бұрыштық аймақтарда түзу жақтарға қарағанда сығылу кернеуі жоғары болады. Негізгі мәселе — бұрыштардағы қатпарлану. Бұрыштарға созылу жолақтарын орналастырыңыз және бұрыштағы материал көлемін азайту үшін шикізат пішінін оптималдаңыз. 45-градустық шикізат ориентациясын қарастырыңыз.
• Конустық қабықтар: Ірі қолдаусыз қабырға аймағы қабырғаның үстінен шатырлануын (шатырлануы) басым түріне айналдырады. t/D қатынасы шатырлануға бейімділікті айтарлықтай әсер етеді. Диаметрге қарағанда жұқа шығарындылар бірнеше тарту кемітулерін немесе аралық қолдау сақиналарын қажет етеді.
• Күрделі контурлы панельдер: Шатырлану орнына және геометрияға тәуелді. Шатырлану орындарын болжау үшін симуляция қажет. Жергілікті BHF өзгерісі мен тарту жолағының орналасуы нақты қауіп аймақтарына сай қалыптастырылуы керек.

Көпсатылы тарту және аралық жылыту әсерлері

Бір реттік тарту операциясы шатырлану немесе жыртылу болмайтындай талап етілетін тереңдікті қамтамасыз ете алмаса, көпсатылы тарту тізбегі қажет болады. Бұл негізінен терең конустық қабықтар, өте конусты пішіндер және бір қозғалыспен қамтамасыз етілмейтін жалпы кемітулері бар бөлшектер үшін жиі кездеседі.

Биіктігі мен диаметрінің қатынасы 0,70-тен асатын өте конусты құбырларды сәтті тарту үшін баспалдақты ыдыс әдісі қажет. Терең тарту кезінде баспалдақты ыдыстарды тарту негізінен цилиндрлік ыдысты тартуға ұқсас, ал көршілес баспалдақтар үшін тарту дәрежесі сәйкес ыдыс диаметрлеріне тең болады. Қайта тарту операциясы сәйкес баспалдақты қалыптастыру үшін жартылай тоқтатылады, одан кейін баспалдақ құбыры соңғы қайта тарту кезеңдерінде конусқа тартылады.

Бірақ мұндағы қиындық мынада: әрбір тарту кезеңі материалға деформациялық кернеуді жинақтайды. Бірінші тарту кезіндегі суық өңдеу дислокация тығыздығын арттырады және пластикалықтың төмендеуіне әкеледі. Екінші немесе үшінші тарту кезінде материал жұмыс қатайтуының шегіне жетіп, біркелкі деформациялануын тоқтатуы мүмкін. Жинақталған кернеу қатайтуы иілу мен жыртылу арасындағы аймақты тарылтады, сондықтан келесі тарту операциялары барынша қиындайды.

Орташа жылумен өңдеу бұл проблеманы шешеді, яғни созу кезеңдері арасында пластикалықты қалпына келтіреді. Бұл жылумен өңдеу процесі материалды белгілі бір температураға дейін қыздырады, алдын ала белгіленген уақыт бойы осы температурада ұстайды және одан кейін бақыланатын тәсілмен салқындатады. Жылумен өңдеу процесі дислокациялардың қозғалуын, қайта орналасуын және жойылуын қамтамасыз ететін жылу энергиясын береді, нәтижесінде материалдың деформациялық қаттылығы толығымен жойылады.

Бұл процесс көптеген деформацияны талап ететін өндірістік операцияларда маңызды рөл атқарады, өйткені келесі пішіндеу кезеңдері кезінде артық қаттылануды және потенциалдық трещиналардың пайда болуын болдырмаған. Орташа жылумен өңдеу өндірушілерге бір-ақ деформациялық тізбекте қол жеткізуге болмайтын жалпы қысу деңгейін алуға мүмкіндік береді.

Терең тарту қолданыстары үшін аралық жылыту (жылумен өңдеу) жұмысқа қаттыланған материалдың біркелкі деформациялану қабілетін жоғалтуына байланысты қыртыстану қаупін азайтады. Материал алдыңғы өңдеу кезінде деформациялық қаттылануға ұшырағанда, оның n-мәні тиімді түрде төмендейді. Материал енді деформацияны фланец бойынша біркелкі таратпайды, оның орнына иілу басталуы мүмкін локальды аймақтарда деформацияны шоғырландырады. Жылыту (жылумен өңдеу) бастапқы n-мәнінің қасиеттерін қалпына келтіреді, сондықтан келесі тарту операцияларында деформация біркелкі таратылады.

Практикалық салдары қандай? Аралық жылытумен көпсатылы тарту ретін қолдану материалдың бұзылуынсыз күрделі геометриялық пішіндерді шығаруға мүмкіндік береді. Жіңішке болат сымдарды өндіру кезінде соңғы диаметрге жету үшін, сымның үзілуін болдырмау үшін 5–10 тарту өтісі мен аралық жылыту қажет болады. Осы принцип терең тартылған бөлшектерге де қолданылады: арасында жылыту болатын бірнеше саты қолдану бір ғана операцияда іске аспайтын тарту тереңдігіне жетуге мүмкіндік береді.

Дегенмен, аралық жылыту шығындар мен цикл уақытын көтереді. Инженерлер жылыту параметрлерін өндіріс тиімділігі мен энергия шығындарымен теңестіруі тиіс. Жеткіліксіз жылыту өңдеу қиындықтарына әкеледі, ал артық жылыту ресурстарды ысырап етеді және кейінгі пішіндеу кезінде беттің сапасына әсер ететін қажетсіз түйір өсуіне себеп болуы мүмкін.

Бүршіктелуді болдырмауға геометриялық бағытталған тәсіл барлық бөлшек пішіндері үшін жалғыз шешім болмайтынын мойындайды. Цилиндрлік стакандар глобалды BHF реттеуіне жауап береді. Тіктөртбұрышты қораптар бұрыштарға арналған нақты басқару қажет етеді. Конустық қабықтар қабырғалардың қолдауына назар аударуды талап етеді және көпсатылы тізбектерді қажет етуі мүмкін. Күрделі панельдер симуляцияға негізделген технологиялық әзірлеуді талап етеді. Диагностикалық тәсіліңізді бөлшек геометрияңызға сәйкестендіру – тиімді бүршіктелуді бақылаудың бірінші қадамы.

Геометрияға тән механиканы түсінгеннен кейін келесі қадам – құрал-жабдықтарды дайындамас бұрын симуляциялық пішіндеу құралдарының осы бүршіктелу қаупын қалай болжайтынын зерттеу.

Қалыптарды дайындауға дейін қатпарларды болжау үшін пішімдеу имитациясын қолдану

Егер сіз өзіңіздің қалыбыңыз үшін болаттың бір бөлігін кесуге дейін қатпарлар қай жерде пайда болатынын нақты көре алсаңыз қалай болар еді? Дәл осыны формалық имитациялық бағдарламалық құралдар ұсынады. AutoForm, Dynaform , және PAM-STAMP сияқты құралдар технологиялық инженерлерге өз қалыптарын виртуалды түрде сынауға, қатпарлану қаупі бар аймақтарды анықтауға және қымбат қалыптарға өтуге дейін параметрлерді оптимизациялауға мүмкіндік береді.

Кез келген қалып жасаушы немесе қалып өңдеуші үшін бұл мүмкіндік әзірлеу жұмысының құрылымын түбегейлі өзгертеді. Сынау кезінде — яғни өзгерістер физикалық қайта өңдеуді немесе толық қалыпты қайта жасауды қажет ететін кезде — қатпарлану проблемаларын анықтау орнына имитация осы мәселелерді жобалау сатысында анықтайды. Нәтижесінде не болады? Сынау циклдерінің азаюы, әзірлеу мерзімдерінің қысқаруы және маңызды түрде шығындардың төмендеуі.

Бұл технология жазық металдың пішіндеу кезіндегі әрекетін модельдеу үшін шекті элементтер әдісін қолданады. AutoForm Engineering түсіндіргендей, симуляция арқылы пішіндеудің ерте сатысында компьютерде бөлшектердегі қателіктер мен проблемаларды (мысалы, қатпарлар немесе жарылулар) анықтауға болады. Бұл тәжірибелік сынақтарды өткізу үшін нақты құралдарды дайындаудың қажетін жоюға мүмкіндік береді.

Қандай кіріс деректер симуляцияның дәлдігін анықтайды

Симуляция тек сіз оған енгізген деректердің сапасына тәуелді. «Сапасыз деректер енгізсеңіз — сапасыз нәтиже аласыз» деген ұғым инженерлік әлемнің барлық салаларында, соның ішінде бұл жерде де әділетті. Қатпарларды болжаудың дәлдігі тікелей сіздің модельдеуіңіз қаншалықты нақты процестің шарттарын көрсететініне байланысты.

Пішіндеу симуляциясы үшін типтік параметрлерге бөлшек пен құрал геометриясы, материалдың қасиеттері, пресс күштері және үйкеліс кіреді. Осы кіріс деректердің әрқайсысы бағдарламаның виртуалды пішіндеу процесі кезінде кернеу мен деформацияны қалай есептейтінін әсер етеді. Оларды дұрыс енгізбесеңіз, симуляция нәтижелері престегі нақты процеске сәйкес келмейді.

Мұнда қатпарлану болжамының дәлдігіне әсер ететін негізгі модельдеу енгізу параметрлері келтірілген:

• Дайындама материалының қасиеттері: Аққыштық шегі мен аққыштық кернеуі пластикалық деформацияның басталуын анықтайды. n-мәні (деформациялық қаттылану көрсеткіші) материалдың деформацияны қалай біркелкі тарататынын анықтайды. r-мәні (пластикалық анизотропия) жұқаруға қарсы төзімділікті көрсетеді. Толық кернеу-деформация қисығы материалдың пішіндеу ауқымы бойынша қалай жауап беретінін сипаттайды.
• Дайындама геометриясы: Бастапқы дайындаманың пішіні, өлшемі және қалыңдығы әрбір орынға матрицаға қанша материал кіретінін тікелей анықтайды. Симуляцияда фланецтегі сығылу кернеуінің таралуын дәл болжау үшін дайындаманың дәл өлшемдері қажет.
• Құрал-жабдық геометриясы: Матрицаның кіру радиусы, соққыштың төбесінің радиусы және соққыш-матрица арасындағы саңылау материал ағысы мен иілу төзімділігіне әсер етеді. Бұл өлшемдер нақты құрал-жабдық дизайндарыңызбен сәйкес келуі тиіс, әйтпесе нәтижелер мағыналы болмайды.
• Бланкті ұстағыш күшінің шамасы мен таралуы: Бланкті ұстағыш күші (BHF) — жиектің қыртысуын бақылаудың негізгі айнымалысы. Моделдеу үшін дәл күш мәндері қажет, ал күрделі калыптар үшін бланкті ұстағыш беті бойынша осы күштің кеңістіктік таралуы да қажет.
• Үйкеліс жағдайлары: Табақша, калып пен бланкті ұстағыш арасындағы үйкеліс коэффициенті тарту кезінде материалдың ағуына әсер етеді. Сырлау түрі мен оны қолдану әдісі осы мәндерге маңызды әсер етеді.

Материалдық деректерге ерекше назар аудару қажет. Көптеген модельдеу қателері белгілі бір рулон немесе партия үшін нақты сынақ деректерінің емес, жалпыланған материал қасиеттерінің қолданылуына байланысты пайда болады. Номиналды дерек парағындағы мәндер мен нақты материалдың әрекеті арасындағы айырмашылық өте зор болуы мүмкін, әсіресе жоғары беріктіктегі маркалар үшін аққыштық шегі мен аққыштық кернеуі арасындағы қатынаста.

Қыртысуын болжау мен алдын алу үшін модельдеу нәтижелерін оқу

Сіз имитациялық модельдеу жүргізген кезде, бағдарламалық жасақтама мәселелердің пайда болатын орындарын көрсететін нәтижелер береді. Дегенмен, бұл шығыстарды қалай түсіндіруге болатынын білу — имитациялық модельдеуді тиімді қолданатын инженерлер мен оны тек рәсмилік ретінде орындайтын инженерлердің арасындағы айырмашылықты анықтайды.

Имитациялық модельдеу формалау процесі кезіндегі керілу мен деформацияны есептейді. Сонымен қатар, имитациялық модельдеу қателер мен мәселелерді анықтауға, сонымен қатар беріктік пен материалдың жұқаруы сияқты нәтижелерге мүмкіндік береді. Тіпті формалаудан кейінгі материалдың серпімділік әрекеті — яғни «серпілу» құбылысын да алдын ала болжауға болады.

Жыртылу құбылысына арналған нақтырақ ақпарат үшін инженерлер төмендегі негізгі шығыстарды қарауы керек:

• Жыртылуға бейімділікті көрсететін көрсеткіштер: Көптеген имитациялық модельдеу бағдарламалары жыртылу қаупін бөліктің геометриясына салынған түстер бойынша карталар түрінде көрсетеді. Бұзылу шектерінен асатын сығылу керілуінің аймақтары ескерту түстерімен — әдетте Формалау Шектері Диаграммасында (FLD) көк немесе қызғылт-көк аймақтармен — белгіленеді.
• Жұқаруының таралуы: Артық жұқару материалдың созылуын, сонымен қатар тартылуын көрсетеді, бұл БХК (басқарушы ұстағыш күші) тым жоғары екенін көрсетуі мүмкін. Керісінше, жұқаруы аз аймақтар шектеусіз қалып қойып, қыртыстануға бейім болуы мүмкін.
• Формалау шегі диаграммасына жақындық: Формалау шегі диаграммасы (ФШД) әрбір элемент үшін симуляциядағы негізгі деформацияны кішігірім деформацияға қатысты көрсетеді. Сығылу аймағындағы (диаграмманың сол жағындағы) деформациялық күйлер қыртыстану қаупін көрсетеді. ФШД бірден бірнеше мүмкін болатын зақымдану критерийлерін түсінуге оңай құрал ретінде қызмет етеді, сондықтан алғашқы іске асу мүмкіндігін тексеруге идеалды.
• Материалдың ағуының үлгілері: Тарту жүрісі кезінде материал қалай қозғалатынын көрнекі түрде көрсету ағудың біркелкі немесе шектелген екенін анықтауға мүмкіндік береді. Теңсіз ағу жиі жергілікті қыртыстанудың алдынан келеді.

Симуляцияның нағыз күші — бұл шығыстарды нақты технологиялық өзгерістерге байланыстырған кезде пайда болады. Симуляцияңыз тіктөртбұрышты бөлшектің фланец бұрышында қатпарлану көрсетсе, металды қиғанға дейін сіз шешімдерді виртуалды түрде сынауға болады: осы аймақта жергілікті BHF-ті арттыру, бұрышқа тарту жолағын қосу, материал көлемін азайту үшін қуыс өлшемін кішірейту немесе өлшегіш радиусының геометриясын реттеу. Әрбір өзгеріс физикалық түрде іске асыруға кететін күндерге қарағанда, симуляциялауға бірнеше минут уақыт кетеді.

ETA белгілегендей, өлшегіш бетінің конструкциясын симуляциялау бағдарламасы инженерлерге жұқару, трещиналар пайда болуы, қайта соғылу, фланцтау, серпімділік (springback) және қиық сызығы мәселелері сияқты проблемаларды анықтауға мүмкіндік береді. Бағдарлама әлі де инженерлік білімді талап етсе де, операторлар оны уақытты, күшті немесе материалды артық жұмсауға әкелмейтін әртүрлі шешімдерді сынау үшін қолдана алады.

Бұл итеративті виртуалдық сынақтар симуляцияның қазіргі заманғы өлшемдік дамытуда стандарттық тәжірибе болып қалыптасуының себебі. Дизайнерлер қателер мен тәжірибелер арқылы бірнеше апта уақыт жұмсауға мәжбүр етілмейді, олар өлшемдік бетін күндер немесе тіпті сағаттар ішінде симуляциялай алады. Олар дизайнның жүзеге асуын тезірек бағалай алады, бұл бағалаушыларға тезірек сауалнама беруге мүмкіндік береді, ал бұл өз кезегінде конкуренттік талаптарды жеңу ықтималдығын арттырады.

Қосымша CAE-симуляциясын өз өлшемдік дамыту процесіне ендіретін тәжірибелік тұтынушылар тұрақты түрде жақсы нәтижелерге қол жеткізеді. Shaoyi , мысалы, автомобильдің штамптау өлшемдіктерін дамыту үдерісінде симуляцияға негізделген дизайнды қолданады. Бұл тәсіл құралдарды шығарудан бұрын қыртыстылық қаупі мен басқа ақауларды анықтау арқылы олардың бірінші ретті растау деңгейін 93% құрайды. Егер симуляция проблеманы ерте анықтаса, оны түзету шығыны физикалық қайта жасау үшін қажет болатын шығынның бір бөлігін ғана құрайды.

Жұмыс үрдісінің интеграциясы бағдарламалық қамтамасыз етуге тең маңызды. Табақша металлдың пішінделуінің толық процесс жолында пішіндеу имитациялары қолданылады. Бөлшек конструкторы дизайны кезеңінде пішінделгіштікті бағалай алады, нәтижесінде өндіруі оңай бөлшектер алынады. Процесс инженері жоспарлау кезінде процесті бағалап, имитация арқылы альтернативаларды оптималдауға мүмкіндік алады, бұл кейінірек пішіндеу құралын реттеуді азайтады.

Қатты қиындықтарға ие автомобиль панельдерінде қатпарлану әрекеті орналасуы мен геометриясына қарай өзгереді, сондықтан имитация міндетті. Ол проблемалар қайда пайда болатынын және оларды болдырмау үшін қандай параметрлердің комбинациясы қажет екенін болжаудың жалғыз тәжірибелік әдісі болып табылады. Альтернативалық нұсқа — бұл мәселелерді престің бұрыштық машинасында сынау немесе өндіріс кезінде анықтау — уақыт, материал және тұтынушылардың сенімі үшін көп құн тұрады.

Симуляция арқылы процесстің жобасын виртуалды түрде растағаннан кейін келесі қадам — өндірісте қателер пайда болған кезде оларды қалай диагностикалау керектігін түсіну, бақыланған ақаулардың орнын олардың түбірлік себептері мен түзету шараларымен сәйкестендіру.

Түбірлік себептерді диагностикалау

Сіз симуляцияны іске қосқансыз, қуыстың геометриясын оптимизациялағансыз және құрал-жабдық параметрлерін орнатқансыз. Алайда бұйымдарыңызда әлі де қатпарлар пайда болады. Енді не істеу керек? Жауап әрбір ақауды анықтау сессиясын бағыттайтын жалғыз диагностикалық сұрақта жасырылған: қатпарлар қайда пайда болады?

Бұл сұрақ маңызды, өйткені қатпардың орны тікелей түбірлік себепті көрсетеді. Қырдың шетіндегі қатпар — тартылған қабырғада немесе бұрыштық радиустың аймағында пайда болған қатпардан толығымен басқаша тарих әңгімелейді. Барлық қатпарларды бірдей проблема ретінде қарау — уақыттың, ресурстардың және қалдықтардың көп болуына әкеледі. Ақаудың пайда болу орнына қарай диагностикалық бағыт толығымен өзгереді.

Өндірістік тәжірибе бұл принципті растайды. Yixing Technology компаниясының айтуынша, штампталған бөлшектерде қатпарлардың пайда болуының негізгі себебі — терең тарту процесі кезінде материалдардың жиналуы мен жергілікті материал қозғалысының артық жылдамдығы. Ал осы жиналу қай жерде болатыны — қай механизм жауапты екенін және қандай түзетуші шара нақты нәтиже беретінін анықтайды.

Қатпар орналасуын диагностикалық зерттеудің бастапқы нүктесі ретінде қарастырыңыз

Қатпар орналасуын диагностикалық зерттеудегі бірінші ізденіс белгісі ретінде қарастырыңыз. Тартылған бөлшектің әрбір аймағы әртүрлі кернеу күйіне, әртүрлі құрал-жабдық шектеулеріне және әртүрлі материал ағысы жағдайларына ұшырайды. Осы аймаққа тән механиканы түсіну ақауларды анықтауды талпынысқа негізделген болжамнан системалық проблемаларды шешуге айналдырады.

Фланецтің шеткі бөлігі қуыс ұстағыш пен қалып бетінің арасында орналасады. Бұл аймаққа материал ішке ағып келген кезде тікелей сығылу әсері түседі. Егер мұнда қатпарлар пайда болса, бұл қуыс ұстағыш материалдың сығылуына қарсы қажетті шектеуді жеткілікті деңгейде қамтамасыз етпейтіндікті көрсетеді. Материал қатпарланады, себебі оның қатпарлануын тоқтататын ештеңе жоқ.

Салыну қабырғасы, керісінше, қалып радиусынан өтіп, қалып қуысына енген. Бұл аймақта қуыс ұстағыштың тікелей шектеуі жоқ. Қабырғадағы қатпарлар материалдың қолдаусыз аймақта қатпарлануын көрсетеді; бұл негізінен соғуыш-қалып арасындағы саңылау тым көп немесе қабырға пішірілу кезінде боксальды қолдауға ие болмағандықтан болады.

Тіктөртбұрышты немесе жәшік тәрізді бөлшектердің бұрыштарындағы радиусты аймақтарда жинақталған сығылу кернеуі пайда болады. Бұрышқа ағып келетін материал түзу жақтар бойымен ағып келетін материалға қарағанда қаттырақ сығылады. Бұрыштардағы қатпарлар осы жинақталған сығылуды басқару үшін жергілікті шектеу жеткіліксіз екендігін көрсетеді.

Бұл бөлік төменгі ауысу аймағы — материалдың ұшының радиусы бойынша иілуі жүретін аймақ, мүлдем басқа түрлі кернеу күйіне ұшырайды. Мұндай қатпарлар әдетте материалдың ұш беті бойынша жеткілікті созылмағанын, яғни артық материалдың ауысу аймағында жиналуына мүмкіндік беретінін көрсетеді.

Әрбір орын нақты бір зақымдану механизмін көрсетеді. Қай механизм әсер етуде екенін анықтау — қай түзетуші шара нәтижелі болатынын анықтайды.

Түбірлік себептерді аймақтар бойынша түзетуші шараларға салыстыру

Төмендегі кестеде бақыланған қатпарлардың орналасу орындары олардың ең ықтимал түбірлік себептері мен ұсынылатын бірінші түзетуші шараларға сәйкестірілген. Бұл диагностикалық тәсіл тәжірибелі технологиялық инженерлердің цехта ақауларды жоюға қандай тәсілмен кірісетінін көрсетеді.

Қатпардың орналасу орны	Ең ықтимал түбірлік себептер	Ұсынылатын бірінші түзетуші шаралар
Фланецтің сыртқы шекарасы	Бланк ұстагыш күшінің жеткіліксіздігі; бланк диаметрінің артық болуы; үлкен қолдаусыз аймақ құратын өте үлкен матрицаның кіру радиусы	Жыртылу белгілерін бақылай отырып, BHF-ті біртіндеп арттырыңыз; қысу кезінде материал көлемін азайту үшін шаблон диаметрін кемітіңіз; өңделетін материал қалыңдығына сәйкес келетін өлшемде матрицаның радиусын растаңыз
Сығылу қабырғасы (бүйір қабырғасы)	Пунш-матрица арасындағы артық саңылау латеральді иілуге әкеледі; қабырғаның жеткілікті қолдауы жоқ; матрицаның радиусы өте үлкен болғандықтан, иірімдер фланецтен таралады	Латеральді қабырға қолдауын қамтамасыз ету үшін пунш-матрица арасындағы саңылауды кемітіңіз; терең тартулар үшін аралық қолдау элементтерін қосыңыз; жыртылу қаупін бақылай отырып, матрицаның кіру радиусын кемітіңіз
Бұрыштық радиус аймағы (қорап тәрізді бөлшектер)	Бұрыштың жеткілікті бекітілуі жоқ; бұрыштық аймақтарда артық материал көлемі; біркелкі емес кернеу таратылуына біркелкі BHF жеткіліксіз	Жергілікті бекітуді арттыру үшін бұрыштарда тарту жолақтарын қосыңыз; материал көлемін азайту үшін шаблонның бұрыштық геометриясын оптималдаңыз; шаршы қораптар үшін шаблонды 45-градустық бұрышта орналастыруды қарастырыңыз
Бөлшектің табанындағы өту аймағы	Ұңғыттың бетінде жеткіліксіз созылу; материал ұңғыт мүйісінің радиусында жиналу; ұңғыт радиусы өте үлкен, сондықтан материал жиналады	Созылуға ықпал ету үшін ұңғыт пен шаблон арасындағы үйкелісті арттыру; ұңғыт бетіндегі майлағышты азайту; тарту тереңдігіне сәйкес ұңғыт мүйісінің радиусы дұрыс екенін тексеру

Түзету шараларының аймақтар бойынша қаншалықты әртүрлі екенін байқаңыз. БЛК-ты (борттық ұстағыш күші) арттыру фланец шетіндегі қатпарларға әсер етеді, бірақ артық саңылау салдарынан пайда болған қабырға қатпарларына ешқандай әсер етпейді. Бұрыштарға тарту жолақтарын қосу локальды ұстау мәселелерін шешеді, бірақ өлшемі артық шаблонды компенсациялай алмайды. Түзетуді орналасу орнына сәйкестендіру маңызды.

Аққыштық шегі мен аққыштық нүктесінің арасындағы қатынас параметрлерді қаншалықты белсенді түрде реттеуге болатынын да әсер етеді. Аққыштық нүктесі мен тарту беріктігі арасындағы айырма үлкен материалдарда жыртылу басталғанға дейін БЛК-ты реттеуге көбірек мүмкіндік беріледі. Бұл мәндер бір-біріне жақын материалдар, әдетте жұмыс қаттылығы жоғары күйде, тез өзгерістерге ұшырамайды, сондықтан оларға ұқыпты түрде реттеу қажет.

Сығу кезіндегі жұмыс қатайтуы да диагностикалық талдауға әсер етеді. Көп шамада деформацияланған материал жаңа материалмен қатты қатайтылмаса, қатты қатайтылған материал қатты қатайтылмаған материалмен салыстырғанда қатты қатайтылған материалдың қатты қатайтылуы оның біркелкі деформациялану қабілетін төмендетуі мүмкін. Бұл жағдайда шешім ретінде параметрлерді реттеу емес, процестің ретін өзгерту болып табылады.

Сіздің материалдың созылу беріктігі мен аққыштық шегін салыстырған кезде, бұл мәндердің айырмашылығы сіздің жұмыс қатайту терезесіңізді көрсетеді. Ірі терезе — бұл сынға дейін деформацияның қайта таратылуына көп мүмкіндік береді. Кіші терезе — бұл материал аққыштықтан сынға дейін тез өтеді, яғни процесті реттеуге аз мүмкіндік қалады.

Жоғарыда келтірілген диагностикалық негіз — толық шешім емес, алғашқы нүкте болып табылады. Нақты ақауларды анықтау көбінесе бірнеше рет әртүрлі түзетулерді қолдануды, әрбір өзгерістен кейін нәтижелерді тексеруді және қай механизм басым екенін түсінуіңізді жетілдіруді қажет етеді. Ал орналасуға негізделген диагностика негізінде бастау сізге белгісіз белгілердің артынша жүгіріп, байланысы жоқ түзетулер жасамай, дұрыс айнымалыларды реттеуге кепілдік береді.

Түбірлік себептерді диагностикалау түсінілген соң, соңғы қадам — бұл принциптерді қалыптастыру сатысынан бастап өндіріске дейінгі барлық өлшемдік қалыптастыру жұмысын қамтитын толыққанды алдын-ала сақтану стратегиясына интеграциялау.

Өлшемдік қалыптастыру жұмысының барлық кезеңінде қыртысуға қарсы шара

Сіз енді механиканы, материалдық айнымалыларды, геометрияға тән қиындықтарды және диагностикалық негізді түсінесіз. Бірақ барлық осы факторларды қалай практикалық алдын-ала болдырмау стратегиясына біріктіруге болады? Жауап инженерлік кезеңдер бойынша өз тәсіліңізді ұйымдастыруда жатыр. Әрбір шаблон дамыту кезеңі қатты қатпарлану қаупін өндірістік мәселе ретінде пайда болғанға дейін жою үшін нақты мүмкіндіктер ұсынады.

Қатпарлануды болдырмауды көпқабатты қорғаныс ретінде қарастырыңыз. Дизайн кезінде қабылданған шешімдер шаблон дамыту кезінде мүмкін болатындарды шектейді. Шаблон таңдаулары өндіріс кезінде қол жетімді технологиялық терезені анықтайды. Ерте кезеңде мүмкіндікті ұмытып кетсеңіз, кейінірек оны компенсациялау үшін көбірек күш салуға тура келеді. Ал егер басынан-ақ дұрыс істесеңіз, өндіріс минималды қатысумен тегіс жүреді.

Келесі кезеңдерге байланысты іс-әрекеттер бұл мақалада қарастырылған өндірістік тәжірибе мен механикалық принциптерге негізделген ең жақсы тәжірибелерді көрсетеді.

Дизайн және қуыс дайындау бойынша ең жақсы тәжірибелер

Дизайн сатысы кейінгі барлық процестер үшін негіз болып табылады. Мұнда таңдалған материал, шикізаттың геометриялық пішіні және тарту қатынасы сияқты шешімдер өңдеу процесіңіздің қыртысу порогының ішінде қолайлы жұмыс істеуіне немесе тұрақты иілу ақауларымен күресуге әсер етеді.

1. Тарту тереңдігіңізге сәйкес n-мәні мен r-мәні дұрыс болатын материал маркасын таңдаңыз. Жоғары n-мәні бар материалдар деформацияны біркелкі таратады және жергілікті иілу ақауларына қарсы тұрады. Жоғары r-мәні бар материалдар қозғалыс кезінде қалыңдығын сақтайды және иілуға қарсы тұрақтылығын сақтайды. Терең тартулар немесе күрделі геометриялық пішіндер үшін таза беріктіктен гөрі формалану қасиеттеріне басымдық беріңіз. Таңдалған марка үшін формалану шегі диаграммасы қауіпсіз деформация комбинацияларын көрсететін көрнекі анықтама болып табылады.
2. Бөлшектің геометриясына сәйкес шаблон пішінін оптималдаңыз. Құрғақ тесіктердің контурын қайталайтын пішінді шаблондар жоғары қысу аймақтарындағы артық материалды азайтады. Тіктөртбұрышты бөлшектер үшін бұрыштағы материал ағысы мен жақтағы шектеулерді теңестіру үшін шаблонды 45-градустық бұрышпен орналастыруды қарастырыңыз. Фланецте қысу кернеуін арттыратын өте үлкен шаблондардан аулақ болыңыз.
3. Сіздің материалдың шектеуші тарту қатынасы (LDR) шегінде тарту қатынасын растаңыз. Шаблон өлшемін сызықтық өлшемдер емес, беттің ауданы әдісі бойынша есептеңіз. Тарту қатынасы LDR шегіне жақындасқан кезде дуктильділікті келесі кезеңге дейін қалпына келтіру үшін аралық жылытумен көпсатылы тарту тізбегін жоспарлаңыз.
4. Материал қасиеттеріндегі ауытқуларды ескеріңіз. Балқытқыштық модулі болып табылатын болат пен алюминийдің мәндері өте елеулі өзгешелік көрсетеді, сондықтан олар бірдей қалыңдықта иілу беріктігіне әсер етеді. Сіздің процесіңізді расталған шекаралар ішінде ұстайтындай түрде тұтынуға арналған материалдың толерансияларын көрсетіңіз.

Бұл дизайн кезеңіндегі шешімдерді қалыптау құралдарын дайындағаннан кейін кері өзгерту қиын. Осы кезеңге уақыт жұмсау өнімнің толық өмірлік циклы бойынша пайданы әкеледі.

Қалыптау құралдарының дамуы мен өндіріс кезеңіндегі бақылау шаралары

Дизайн параметрлері анықталғаннан кейін қалыптау құралдарының дамуы осы шешімдерді физикалық құрылғыға айналдырады. Бұл кезең өндіріс құралдарына толық ауысуға дейін қатпарлану қаупін анықтау мен түзетудің соңғы мүмкіндігін береді.

5. Қалыптау құралдарын дайындағаннан бұрын қатпарлану қаупінің аймақтарын анықтау үшін формалық имитациялау әдісін қолданыңыз. Виртуалды сынақтар компрессиялық керілу концентрацияларының иілу тудыратын жерлерін көрсетеді, ол инженерлерге физикалық қайта жасаусыз BHF таратуын реттеуге, созылғыш жолақтарды қосуға немесе жалпақтың геометриясын өзгертуге мүмкіндік береді. Имитациялау негізіндегі дизайн сынақтардың қайталану санын азайтады және өндіріске шығу уақытын қысқартады.
6. Өңдеу құралының кіру радиусы мен қалыптауыштың ұшының радиусын БХК-пен (басқару күшімен) айналысуға назар аудара отырып көрсетіңіз. Ірі радиустар жыртылу қаупін азайтады, бірақ қолдаусыз шеттік аймақтың ауданын көбейтеді. Кіші радиустар материалды тиімдірек қысады, бірақ кернеуді шоғырландырады. Бұл қарама-қарсы әсерлерді сіздің материал сыныбыңыз бен тарту қатаңдығына қарай теңестіріңіз.
7. Моделдеу нәтижелеріне сүйене отырып, тарту жолағының орналасуын жобалаңыз. Жолақтарды локальды қысу қажет болатын жерлерге, әсіресе тіктөртбұрышты бөлшектердегі бұрыштарға орналастырыңыз. Қажетті қысу күшін алу үшін жолақтың тереңдігін реттеңіз, бірақ материал ағысын артық шектемеңіз.
8. Қалыптауыш пен өңдеу құралы арасындағы саңылаудың материал қалыңдығына сай болатынын тексеріңіз. Артық саңылау шеттік аймақтың жағдайына тәуелсіз қабырғалардың қыртысуына әкеледі. Саңылауды номиналды қалыңдықтан жоғары пайызбен көрсетіңіз, сонымен қатар тарту кезінде материалдың қалыңдауын ескеріңіз.

Сапа стандарттары шартты емес автомобильдік қолданбалар үшін бұл тәжірибелерді өзінің стандартты жұмыс істеу процесіне ендіретін тәрбиешілермен жұмыс істеу қауіптерді әлдеқайда азайтады. Shaoyi бұл тәсілдің мысалы болып табылады: автомобильдік штамптау қалыбын өндіру кезінде алғы шегінген CAE-моделдеу мен IATF 16949 сертификатын үйлестіреді. Олардың жедел прототиптеу мүмкіндігі — дизайны өзгерген кезде құралдарды қайта жасауды қолдайтын, 5 күн ішінде дайындалатын прототип — өндірістің итерациялық дамуына ықпал етеді. Нәтижесінде 93% бірінші өткізу бағалауы — симуляцияға негізделген дизайндың проблемаларды престің қысымына түсерден бұрын анықтап алуын көрсетеді.

Құралдар расталғаннан кейін өндіріс кезеңіндегі бақылаулар материалдың партиялары, операторлардың сменалары және жабдықтардың әртүрлілігі бойынша процестің тұрақтылығын сақтайды.

9. BHF-ті бақыланатын технологиялық параметр ретінде орнатыңыз, оның жоғарғы және төменгі шектері анықталған болуы керек. Балқыту кезіндегі BHF диапазонын растау нәтижелерін құжаттаңыз және күш осы шектеулерден тысқары өзгерген кезде операторларға ескертетін бақылау жүйесін енгізіңіз. «The Fabricator» журналында айтылғандай, CNC гидравликалық сақиналар қозғалыс кезінде BHF-ті өзгертуге мүмкіндік береді, бұл металл ағысын бақылауға, қыртыстарды азайтуға және артық жұқаруды болдырмауға икемділік қамтамасыз етеді.
10. Қыртыстар пайда болуы мүмкін аймақтарды тексеретін бірінші үлгіні тексеру процедурасын енгізіңіз. Сіздің модельдеу нәтижелеріңіз бен балқыту кезіндегі тәжірибеңізге сүйене отырып, технологиялық шарттар өзгерген кезде қыртыстар пайда болуы мүмкін орындарды анықтаңыз. Орнату, материал ауысуы немесе ұзақ уақытқа созылған тоқтатудан кейін алғашқы бұйымдарда осы аймақтарды тексеріңіз.
11. Материалдық орамдар немесе қалыңдықтар ауысқан кезде BHF-ті басқаруды басқаруды дәрежелі түрде жүзеге асырыңыз. Орамдар арасындағы материал қасиеттерінің айырмашылығы қыртыстар пайда болу порогын ығытады. Алдымен сақтықпен әрекет етіңіз және алғашқы үлгілердің нәтижелеріне сүйене отырып, бұрынғы орнату параметрлері әлі де жарамды деп ұйғармай, реттеуді жүргізіңіз.
12. Қысым сақинасының жағдайын және калибрлеуін бақылаңыз. Тозған сақина түйірлері немесе зақымданған теңестіргіштерден туындайтын біркелкі емес қысым таралуы жергілікті артық шектеу мен жеткіліксіз шектеуге әкеледі, нәтижесінде бірдей бөлшекке қатпарлар мен жарықтар пайда болады. Алдын-ала қорғау шараларын (ППШ) жүріс саны немесе күнтізбелік аралықтар бойынша жоспарлаңыз.

Бұл фазалық реттелген тәсіл қатпарлардың пайда болуын болдырмауды реакциялық іздеуден емес, алдын-ала әрекет ететін процестің жобасына айналдырады. Әрбір фаза алдыңғысына негізделеді, осылайша өндіріс сапасына әсер етпес бұрын қаупті анықтау мен жоюға бірнеше мүмкіндік туғызады.

Өндірісте қалыптар дегеніміз не және олар материалдың қасиеттерімен қалай өзара әрекеттеседі — бұл тәсілдің негізін құрайды. Қалып тек пішін беретін құрал емес; ол формалану операциясы барысында материал ағысын, тауға түсетін кернеулердің таралуын және иілу кедергісін бақылайтын жүйе болып табылады. Бұл өзара байланысты түсінетін инженерлер жақсырақ құрал-жабдықтар жасайды және тұрақты нәтижелерге қол жеткізеді.

Сіз құрал-саймандарды ішкі ресурстар арқылы дамытсаңыз да немесе мамандандырылған тәрбиелермен серіктестік орнатсаңыз да, негізгі принциптер сақталады. Пішіндеу үшін жобалау. Симуляция арқылы растау. Өндіріс кезінде бақылау. Бұл жыртылуларды болдырмауға бағытталған жүйелі тәсіл заманауи өндірістің талап ететін тұрақты сапасын қамтамасыз етеді.

Терең тарту арқылы штамптаудағы жыртылулар туралы жиі қойылатын сұрақтар

1. Терең тарту арқылы штамптауда жыртылулардың пайда болуының себебі неде?

Жыртылулар қабаттың шетіндегі сығылуға ұшыраған (сақиналы) кернеу қабаттың иілу кедергісінен асып кеткен кезде пайда болады. Қабат өлшемдегіш қуысқа тартылған кезде оның сыртқы диаметрі кішірейеді, бұл қабаттың жазықтықтан тыс иілуіне әкелетін сығылу құбылысын туғызады. Негізгі себептерге қабат ұстағыш күшінің жеткіліксіздігі, қабаттың өлшемінің артық болуы, қабаттың жұқалығы, материалдың қаттылығының төмендігі және қолдаусыз қабат шетінің артық ені жатады. Эластикалық модулі төмен материалдар, мысалы алюминий, тең қалыңдықта болғанда болатқа қарағанда жыртылуға тән болып табылады.

2. Фланецтің қыртысуы мен қабырғаның қыртысуы арасындағы айырмашылық неде?

Фланецтің қыртысуы — шығару кезінде фланецтің жазық бөлігінде, яғни шаблон ұстагыш пен қалып арасындағы шаблонның жазық бөлігінде пайда болады, мұнда материалға тікелей сығылу кернеуі әсер етеді. Қабырғаның қыртысуы — материал қалып радиусы арқылы өткеннен кейін, сондай-ақ құралдармен салыстырмалы түрде қолдаусыз аймақта — тартылған қабырғаның бойында пайда болады. Бұл құбылыстарды жою үшін әртүрлі түзету шаралары қажет: фланецтің қыртысуы шаблон ұстагыш күшін реттеу арқылы жойылады, ал қабырғаның қыртысуы әдетте оқпан-қалып арасындағы саңылауды азайту немесе қабырғаның ортаңғы бөлігіне қосымша қолдау элементтерін орнату арқылы жойылады.

3. Шаблон ұстагыш күші қыртысуға қалай әсер етеді?

Бос ұстайтын күш (BHF) — фланецтің қыртысуын реттеудің негізгі басқару айнымалысы. Егер BHF тым төмен болса, фланецке шектеу жеткіліксіз болады және ол сығылу кернеуі әсерінен иіледі. Егер BHF тым жоғары болса, материалдың ағуы шектеледі, сондықтан соққылаушының мұрыншығында созылу және мүмкін болатын жыртылу пайда болады. Инженерлер BHF-тің иілу процесін басатын, бірақ әрі қарай материалдың жеткілікті ағуына мүмкіндік беретін оптималды диапазонын табуы қажет. Бұл диапазон материалдың маркасына байланысты өзгереді: AHSS үшін ол жұмсақ болатқа қарағанда тарырақ.

4. Пішімдеу имитациясы құрал-жабдықтарды өңдеуге дейін қыртысуын болжай ала ма?

Иә, AutoForm, Dynaform және PAM-STAMP сияқты пішіндеу имитациясы бағдарламалық құралдары шынығу қаупі аймақтарын анықтау үшін қалыптау құралдарының дизайнын виртуалды түрде сынау үшін шекті элементтер әдісін қолданады, бұл кезде физикалық құрал-жабдықтар әзірленбегенше. Дәл болжамдар алу үшін материалдың қасиеттері (аккураттық шегі, n-мәні, r-мәні), қуыс геометриясы, құрал-жабдық өлшемдері, БХК таратылуы және үйкеліс жағдайлары сияқты дұрыс енгізулер қажет. Shaoyi сияқты тәжірибелік тұтынушылар қалыптау құралдарын дамыту процесіне алдын-ала есептеу инженерлік бағдарламаларын (CAE) ендіріп, ақауларды ерте анықтап, бірінші реттік растау деңгейін 93% құрайтындай нәтиже алады.

5. Неге алюминий мен АЖҚС-тің қатпарлануға қарсы басқару үшін әртүрлі технологиялық тәсілдер қажет?

Алюминий қорытпаларының серпімділік модулі болаттың орташа мәнінің шамамен үштен бірін құрайды, сондықтан олардың тең қалыңдықтағы табиғи иілу беріктігі төмен болады. Бұл алюминийдің қыртысуға ұшырауына бейім болуына әкеледі және оның болатқа қарағанда төменірек күш деңгейінде дәл БХК (басқарылатын ұстау күші) бақылауын талап етеді. Жоғары беріктіктегі қоспалы болат (AHSS) маркалары қыртысуға қарсы әсер ету үшін жоғары БХК талап етеді, бірақ олардың шектеулі созылуы жыртылу пайда болғанға дейінгі уақыт аралығын тарылтады. Әрбір материал тобы өзіндегі механикалық қасиеттеріне сәйкес өзіндік БХК стратегиясын, сызу жылдамдығын оптимизациялау және майлау әдісін қажет етеді.