TRUMPAI

Automobilių metalo štampavimo defektai dažniausiai kyla dėl trijų pagrindinių priežasčių: neoptimalių proceso parametrų (ypač laikiklio jėgos), įrankių nusidėvėjimo (tarpai ir dėvėjimasis) ar medžiagos nuoseklumo trūkumo (ypač Aukštos stiprumo mažos lydinio plieno atveju). Šiems klausimams spręsti reikalingas „aukso trikampio“ požiūris: prognozuojančios simuliacijos, kad būtų galima iš anksto aptikti atsitraukimą ir plyšimus dar nepjaunant plieno, tikslus formų priežiūra, kad būtų pašalinti grioveliai, bei automatinė optinė apžiūra (AOI), užtikrinanti be defektų išleidimą. Šis vadovas pateikia veiksmingus inžinerijos sprendimus svarbiausiems defektams: plyšimui, raukšlėjimui, atsitraukimui ir paviršiaus netobulumams.

Automobilių štampavimo defektų klasifikavimas

Aukštos tikslumo automobilių gamybos srityje „defektas“ nėra tik vizualus trūkumas; tai struktūrinis gedimas ar matmenų nuokrypis, kuris pakenkia automobilio surinkimui. Prieš taikant prevencines priemones, inžinieriai turi tinkamai klasifikuoti defekto mechanizmą. Automobilių štampavimo defektai paprastai suskirstomi į tris skirtingas klases, kiekviena iš jų reikalaujanti skirtingo diagnostikos požiūrio.

• Formavimo defektai: Jie atsiranda plastinio deformavimo fazėje. Pavyzdžiai apima plyšimas (per didelis įtempis, sukeliantis lūžį) ir vyniojimas (suspaudimo nestabilumas, sukeliantis išlinkimą). Dažnai šie defektai yra lemiami dėl medžiagos tekėjimo ribų ir ruošinio laikiklio jėgos pasiskirstymo.
• Matmenų defektai: Tai geometriniai nuokrypiai nuo CAD modelio. Žinomiausias iš jų yra grįžtis , kai detalės elastingasis atsigaivinimas keičia jos formą po to, kai ji pašalinama iš formos. Tai pagrindinė problema formuojant šiuolaikinius aukštos stiprybės plienus (HSS) ir aliuminio plokštes.
• Pjovimo ir paviršiaus defektai: Tai paprastai įrankiams būdingos problemos. Užlaidai atsiranda dėl netinkamo pjaunamojo tarpelio arba prasto pjūklo, o paviršiaus įdubimai , sukibimas , ir grybų žymės yra tribologinės kilmės problemos, kurias sukelia trintis, tepimo sutrikimas ar šiukšlės.

Tikslus diagnozavimas neleidžia brangios klaidos – bandyti spręsti technologinę problemą (pvz., raukšles) įrankių sprendimu (pvz., perkalaibravimu). Toliau pateikiamose sekcijose analizuojama šių defektų fizika ir nurodomi specifiniai inžineriniai sprendimai.

Formavimo defektų šalinimas: plyšiai ir raukšlės

Formavimo defektai dažnai yra vienos monetos skirtingos pusės: medžiagos srauto valdymas. Jei metalas per lengvai patenka į formos ertmę, jis susirenka į krūvelę (susiraukšliauja). Jei jo tekėjimas per stipriai apribotas, metalas ištįsia virš savo tempimo ribos (plyšta).

Giliai traukimo raukšlių pašalinimas

Raukšlės yra kompresine nestabilumo reiškiniu, dažnu giliatraukio detalių flanšų srityse, tokių kaip sparnai ar alyvos bakeliai. Tai atsitinka tada, kai žiedo kompresiniai įtempiai viršija lakštinio metalo kritinį lenkimo įtampą.

Inžineriniai sprendimai:

• Optimizuoti žiedo laikiklio jėgą (BHF): Pagrindinis veiksmas – padidinti spaudimo jėgą ant žiedo laikiklio. Tai apriboja medžiagos tekėjimą ir padidina radialinę įtampą, išlygindama suspaudimo bangas. Tačiau pernelyg didelė BHF gali sukelti plyšimus. Technologijos inžinieriai dažnai naudoja kintamojo spaustuvo jėgos profilius, kurie koreguoja slėgį viso ėmimo metu.
• Naudoti ištraukimo juostas: Jei BHF padidinimas nepakankamas, įrengti arba sureguliuoti ištraukimo juostas. Jos mechanologiškai apriboja medžiagos tekėjimą be būtinybės taikyti pernelyg didelę tonąžą. Kvadratinės ar pusapskritiminės juostos gali būti derinamos, kad konkrečiose vietose, linkusioms storesnėti, suteiktų vietinę tekėjimo varžą.
• Azoto cilindrai: Pakeisti standartines spyruokles azoto dujų spyruoklėmis, kad užtikrintumėte nuolatinę, kontroliuojamą jėgos sklaidą per visą formą, neleidžiant vietiniams slėgio kritimams, kurie leidžia susidaryti raukšlėms.

Prevencija nuo plyšimų ir traškėjimo

Skilimas atsiranda tada, kai didžiausias deformacijos lygis lakštinėje skardos medžiagoje viršija formavimo ribinės diagramos (FLD) kreivę. Tai lokalus storio sumažėjimo gedimas, dažnai randamas puodelio sienelėse arba siauruose spinduliuose.

Inžineriniai sprendimai:

• Sumažinkite spaustuvų slėgį: Priešingai raukšlėjimui, jei medžiaga per stipriai suvaržyta, ji negali tekėti į įvorą. Sumažinus BHF arba traukos juostelių aukštį, į traukimą galima paduoti daugiau medžiagos.
• Tribologija ir tepimas: Dideli trinties koeficientai neleidžia medžiagai slysti per įvoros spindulį. Patikrinkite, ar tepimo plėvelės stiprumas yra pakankamas šiam technologiniam procesui, atsižvelgiant į jo temperatūrą ir slėgį. Kai kuriais atvejais taikant taškinį tepimą konkrečioms didelės deformacijos vietoms, problema gali būti išspręsta.
• Spindulių optimizavimas: Per mažas įvoros spindulys koncentruoja įtampą. Šlifuojant įvoros spindulius arba didinant spindulio matmenį (jei leidžia detalės forma), deformacija pasiskirsto tolygiau.

Dimensinių defektų taisymas: atsilenkimo problema

Atsitraukimas yra tamprus medžiagos atkurtis po formavimo apkrovos pašalinimo. Kai automobilių gamintojai vis labiau linksta prie aukštos stiprybės plienų (AHSS) ir aliuminio, siekdami sumažinti transporto priemonės svorį, atsitraukimas tapo vieninteliu sunkiausiai prognozuojamu ir kontroliuojamu defektu. Skirtingai nei minkštas plienas, AHSS turi didesnį takumo ribą ir didesnį tampriąjį atkuriamumą.

Strategijos atsitraukimui kompensuoti

Atsitraukimo sprendimas reikalauja kombinuotos klojinių korekcijos strategijos ir proceso kontrolės. Tai retai išsprendžiama „smarkiau trenkiant“.

• Perteklinis lenkimas: Klojinio projektavimas privalo atsižvelgti į atsitraukimo kampą. Jei reikalingas 90 laipsnių lenkimas, įrankis gali turėti lenkti metalą iki 92 arba 93 laipsnių, kad jis atsitrauktų į reikiamą matmenį.
• Pakartotinis smūgis ir geometrijos fiksavimas: Galima pridėti antrinę operaciją, skirtą geometrijai „fiksuoti“. Pakartotinis spindulio smūgis suspaudžia medžiagą lenkimo vietoje, sukeliantis suspaudimo įtampą, kuri neutralizuoja tamprią tempimo atkrovą.
• Simuliacijos valdoma kompensacija: Pagrindinės inžinerijos komandos dabar naudoja simulacijos programinę įrangą, pvz., "AutoForm" arba "PAM-STAMP", kad projektuojant numatytų atkurimo dydį. Šie įrankiai sukuria "kompenzuotą matmenų veidą", kuris yra tyčia iškraipomas, kad būtų pagamintas geometriškai teisingas galutinis detalė.

Pastaba apie medžiagų kintamumą: Net ir su tobulais matmenimis, varžybos ant ritinio mechaninių savybių (įnašo stiprumo kintamumas) gali sukelti nenuoseklų atšoką. Didžiosios apimties gamintojai dažnai taiko inline stebėjimo sistemas, kad strypo parametrai būtų dinamiškai reguliuojami pagal serijos savybes.

Pjaustymas ir paviršiaus defektai

Nors sukūrimo defektai yra sudėtingos fizikos problemos, pjovimo ir paviršiaus defektai dažnai yra priežiūros ir drausmės problemos. Jie tiesiogiai veikia A klasės paviršių (gaminiai, durys) kosmetinę kokybę ir konstrukcinių komponentų saugumą.

Burr mažinimo ir išleidimo valdymas

Pūksnis - tai iškilęs metalų kraštas, kurį sukelia smūgis ir matmenys, nesugebantys švariai sulaužyti metalą. Šlapimo spynos gali sugadinti surinkimo įrenginius žemiau ir kelti pavojų saugai.

• Optimalizavimas: Tarp smūgio ir šako yra kritinis tarpas. Jei atšvaitas per siauras, antrinis kiršimas sukuria šaką. Jei jis per daug laisvas, metalas prieš lūždamas aplenkia. Standartinio plieno klirensas paprastai yra 10-15% medžiagos storumo. Aluminiumo atveju šis rodiklis gali padidėti iki 12-18%.
• Įrankių priežiūra: Dažniausiai šlapimo šaknis yra nuobodus. Įgyvendinkite griežtą šildymo grafiką, kuris būtų pagrįstas smūgių skaičiumi, o ne laukiama, kol bus aptiktas defektas.

Ant paviršiaus yra netobulumų: galų ir šlamšto pėdsakų

Sukibimas (siduojantis nusidėvėjimas) atsiranda, kai lakštinis metalas mikroskopiškai susilieja su įrankio plienu, nutraičiant medžiagą. Šis požymis yra paplitęs aliuminio spausdinimo srityje ir gali būti sumažintas naudojant PVD (fizinės garų deponavimo) arba CVD (cheminės garų deponavimo) dangų, pvz., titano karbonitrido (TiCN), dangą įrankių paviršiuje.

Grybų žymės tai atsitinka, kai išmestas šaudmenis ištraukiamas atgal į matmenų paviršių (šaudmenų traukimas) ir įrašomas į kitą dalį. Išsprendimai apima atplėšimo ištvermų ištraukimo ištvermų naudojimą, stūmoklio paviršiui pridedant "pagal stogą" esančias žirklės, kad sumažėtų vakuumas, arba naudojant vakuumo sistemas, kurios traukia šlapiklius žemyn per šukuos.

Sisteminė prevencija: modeliavimas ir partnerių atranka

Šiuolaikinis automobilių spausdinimas nuo reaktyvaus problemų sprendimo pereina prie aktyvios prevencijos. Kai defektas patenka į gamybą, jo kaina auga eksponentiškai - nuo kelių dolerių spaustuvėje iki tūkstančių dolerių, jei defektinė transporto priemonė patenka į rinką.

Simulacijos ir patikrinimo vaidmuo

Įprastose spausdinimo įrenginiuose dabar dirba prognozuojamų modeliavimo priemonių vizualizuoti defektus, tokius kaip paviršiaus žemesnės pakopos ir plyšimas virtualioje aplinkoje. "Skaitmeninis akmeninimas" imituoja akmeninio bloko naudojimą, kai tikrinama plokštė, kad būtų galima nustatyti mikroskopinius paviršiaus nuokrypį, nematomus nešvariu akimi, bet matomus po dažymo.

Be to, automatizuotos optinės inspekcijos (AOI) sistemos, pvz., Cognex , naudojant mašinų vaizdą, patikrinti 100% dalių iš eilės. Šios sistemos gali matuoti skylių vietą, aptikti plyšimus ir patikrinti matmenų tikslumą nes lėtinant spausdinimo linijos, užtikrinant, kad į suvirinimo etapą patektų tik atitinkamos dalys.

Prototypų perėjimas prie gamybos

Automobilių programoms, perėjimas nuo inžinerijos patvirtinimo iki masinės gamybos yra kur atsiranda daug defektų. Svarbu pasirinkti partnerį, turintį integruotus gebėjimus. Shaoyi Metal Technology šis projektas yra pavyzdys šio integruoto požiūrio, kuriuo užpildi spragą nuo greito prototipo kūrimo iki didelio kiekio gamybos. Naudodamiesi IATF 16949 sertifikuotais tiksliniais ir spausdinimo pajėgumais iki 600 tonų, jie padeda gamybiniams gamintojams iš anksto patvirtinti procesus ir skaliuoti kritinius komponentus, tokius kaip valdymo rankos ir subramai, griežtai laikydamiesi pasaulinių standartų.

Inžinerijos gamyba be defektų

Automobilių metalų spausdinimo defektų sprendimas retai būna susijęs su vieno "stebuklingos kulkos" paieška. Tam reikia sistemingo inžinerijos metodo, kuris subalansuotų medžiagų srauto fiziką, įrankių geometrijos tikslumą ir proceso priežiūros griežtumą. Ar tai būtų mažinti AHSS atšoką taikant kompensacines strategijas, ar pašalinti šlapinimus taikant tikslų atleidimo valdymą, tikslas išlieka tas pats: stabilumas.

Integruodami prognozuojamąją simuliaciją projektavimo etape ir patikimą optinę apžiūrą gamybos metu, gamintojai gali pereiti nuo krizių valdymo prie proceso gebėjimo palaikymo. Rezultatas – ne tik defektų neturintis gaminys, bet ir numanomas, pelningas ir mastelio keitimo galimybės turintis gamybos procesas.

DUK

1. Koks yra dažniausias defektas automobilių metalo štampavime?

Nors dažnumas skiriasi priklausomai nuo taikymo srities, grįžtis šiuo metu yra sudėtingiausias defektas dėl plataus Aukštos stiprybės plienų (AHSS) naudojimo lengvatinimui. Raukšlėjimas ir plyšimas išlieka įprasti sudėtingose formavimo operacijose, tačiau atsitraukimas kelia didžiausią sunkumą matmeniniam tikslumui.

2. Kaip blank holder jėga susijusi su raukšlėjimu?

Briaunų sulankstymas tiesiai kyla dėl nepakankamos ruošinio laikiklio jėgos (BHF). Jei BHF per maža, lakštinis metalas nėra pakankamai ribojamas, kad būtų išvengta suspaudimo nestabilumo (išlinkimo), kai jis juda į formą. Padidinus BHF, raukšlės slopinamos, tačiau jei ji per didelė, padidėja plyšimo pavojus.

3. Kuo skiriasi galandymas ir brėžimas?

Sukibimas yra adhezinio dilimo forma, kurios metu medžiaga iš lakštinio metalo perkeliama ir prisijungia prie įrankio plieno, dažnai sukeliant sunkų plyšimą tolesniems detalių elementams. Žymėjimas paprastai reiškia brūkšnius, atsiradusius dėl abrazyvinių dalelių ar šiukšlių (pvz., užuolaidų ar gabalėlių), įstrigusių tarp lakšto ir formos paviršiaus.

4. Kaip simuliacijos programinė įranga gali užkirsti kelią žymėjimo defektams?

Simuliavimo programinė įranga (baigtinių elementų analizė) prognozuoja medžiagos elgseną dar prieš pradedant apdirbti plieną. Ji leidžia inžinieriams virtualioje aplinkoje vizualizuoti plonėjimą, plyšimo rizikas ir atsitraukimo dydžius. Tai leidžia keisti įrankių geometriją – pvz., pridėti ištraukimo juostas ar kompensuoti atsitraukimą – jau projektavimo etape, žymiai sumažinant bandomųjų gamybos ciklų skaičių ir sąnaudas.