TRUMPAI

Tamprusis grįžtamas deformacijos pokytis – tai plieno lakšto tamprioji atsitraukimo reakcija po formavimo, kuri gali sukelti matmenų netikslumus pagamintuose detalių. Jo prevencija reikalauja daugiafunkcinio požiūrio. Pagrindinės strategijos apima mechaninius kompensavimo būdus, tokius kaip perlenkimas (lenkimas už tikslinio kampo), kalibravimas (taikoma didelė slėgio jėga lenkimo vietoje) ir post-stretching, kuriam naudojami tokie elementai kaip stovai, kad sukurtų temptį ir stabilizuotų detalę. Pažangios metodikos apima įrankių optimizavimą, baigtinio elemento analizės (FEA) taikymą formos konstravime bei atsargų medžiagų parinkimą, siekiant sumažinti medžiagos savybę grįžti į pradinę formą.

Suprasti tamprausiojo grįžtamojo deformacijos pokyčio priežastis

Lakštinio metalo lyginime atsiranda tamprusis grįžtamas deformacija, kuris vyksta iš dalies po formavimo slėgio pašalinimo. Šis reiškinys yra susijęs su metalo pagrindinėmis savybėmis. Lenkiant lakštą, jis patiria tiek nuolatinę (plastinę), tiek laikiną (tamprumą) deformaciją. Išorinė paviršius tempiamas esant tempimui, o vidinis paviršius – gniuždomas. Pašalinus įrankį, išlaisvinama sukaupta tamprioji energija, dėl ko medžiaga iš dalies grįžta į pradinę būseną. Šis atšokimas ir yra tamprioji deformacija, kuri gali lemti didelius nuokrypius nuo projektavimo specifikacijų.

Keli pagrindiniai veiksniai tiesiogiai lemia tampriosios deformacijos stiprumą. Svarbiausios yra medžiagų savybės: metalai, kurių aukštas takumo ribos ir Jungo modulio santykis, pvz., pažangios aukštos stiprumo plieno rūšys (AHSS), kaupia daugiau tampriosios energijos ir todėl pasižymi ryškesne tampriąja deformacija. Kaip nurodyta techniniame vadove, parengtame ETA, Inc. , tai yra pagrindinė priežastis, kodėl šiuolaikiniai lengvinimo medžiagų naudojimo būdai sukelia didesnius gamybos iššūkius. Medžiagos storis taip pat turi reikšmės, nes storesnės plokštės paprastai rodo mažesnį atsitraukimą dėl didesnio tūrio, kuris patiria plastinį deformavimą.

Detalės geometrija yra dar vienas svarbus veiksnys. Detalės su dideliais lenkimo spinduliais, sudėtingomis kreivėmis ar aštriais kampais yra labiau jautrios atsitraukimui. Galiausiai, procesų parametrai – įskaitant spaustuvų slėgį, įrankių charakteristikas ir tepimą – visi prisideda prie galutinės formos. Blogai suprojektuotas įrankis ar nepakankamas slėgis gali nepakankamai „įtvirtinti“ medžiagą, dėl ko atsiras pernelyg didelis tamprusis atsigaivinimas. Šių priežasčių supratimas yra pirmasis žingsnis siekiant taikyti veiksmingas prevencijos ir kompensavimo strategijas.

Pagrindiniai kompensavimo metodai: perlenkimas, kalimas ir po lenkimo tempimas

Norint kompensuoti atsitraukimą, inžinieriai taiko kelias gerai žinomas mechanines technikas. Šios metodikos veikia arba kompensuodamos tikėtinus matmenų pokyčius, arba keisdamos medžiagos įtempių būvį, kad būtų sumažintas tamprus atsitraukimas. Kiekviena iš šių technikų turi specifinių taikymo sričių ir trūkumų.

Perlenkimas yra intuityviausias požiūris. Jis apima detalių sąmoningą formavimą aštresniu kampu nei reikalaujama, numatant, kad ji atsitrauks į reikiamą galutinį matmenį. Nors ši idėja yra paprasta, dažnai reikia daug eksperimentavimo, kad ją idealiai įgyvendinti. Monetavimas , taip pat žinomas kaip apatinio spaudimo arba tvirtinimo lenkimas, apima labai didelės suspaudimo jėgos taikymą lenkimo spindulyje. Šis intensyvus slėgis plastikškai deformuoja medžiagos grūdelinę struktūrą, nuolatos fiksuodamas lenkimą ir radikaliai sumažindamas tamprius įtempimus, sukeliančius atsitraukimą. Tačiau monetizavimas gali sutvirti medžiagą ir reikalauti didesnės preso tonos.

Po ištempimo yra labai efektyvus būdas kontroliuoti kampinio poslinkio ir šoninės sienelės susisukimo pokyčius, ypač sudėtingoms iš AHSS pagamintoms detalėms. Kaip aprašyta AHSS Guidelines , ši technika taiko plokštumos temptį detalei po pagrindinio formavimo proceso. Tai dažnai pasiekiamas naudojant įrankiuose vadinamus stakbendrus, kurie užfiksuoja flanšą ir ištęsia detalės šoninę sienelę bent 2%. Šis veiksmas pakeičia įtempių pasiskirstymą iš tempių ir gniuždymo jėgų mišinio beveik visiškai į tempimą, dėl ko žymiai sumažėja mechaninės jėgos, sukeliančios atšokimą. Rezultatas – dimensiškai stabilingesnė detalė.

Pagrindinių atšokimo kompensavimo metodų palyginimas

Pažangios strategijos: įrankių konstrukcija ir proceso optimizavimas

Už tiesioginių kompensavimo metodų ribų proaktyvi prevencija, naudojant protingą įrankių ir proceso projektavimą, yra esminė siekiant valdyti atsitraukimą, ypač su sudėtingomis medžiagomis, tokiomis kaip AHSS. Pačios įmovos dizainas yra galingas įrankis. Tokius parametrus kaip įmovos tarpas, skvarbos spindulys ir traukos juostų naudojimas reikia atidžiai optimizuoti. Pavyzdžiui, siauresnis įmovos tarpas gali apriboti nenorimą lenkimąsi ir išsitiesimą, kas padeda sumažinti atsitraukimą. Tačiau per aštrūs skvarbos spinduliai gali padidinti pjovimo lūžių riziką aukštos stiprybės medžiagose.

Šiuolaikinė gamyba vis labiau remiasi modeliavimu, kad iš anksto išspręstų atsilenkimo problemas. Įrankių konstrukcijos korekcija, grindžiama baigtinių elementų analize (FEA), yra sudėtingas metodas, kai imituojamas visas presavimo procesas, kad tiksliai būtų prognozuojamas gaminio atsilenkimas. Šie duomenys vėliau naudojami diego geometrijai koreguoti, sukuriant koreguotą įrankio paviršių. Įrankis sąmoningai suformuoja „neteisingą“ formą, kuri atsilenkia į tiksliai pageidaujamą geometriją. Šis modeliavimu paremtas požiūris labai sumažina brangią ir laiko reikalaujančią fizinio bandymo fazę. Vadovaujantys specializuotų įrankių gamintojai, tokie kaip Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , naudoja pažangius CAE modeliavimus, kad nuo pat pradžių tiektų aukštos tikslumo automobilių presavimo įrankius, atsižvelgiančius į šiuos sudėtingus medžiagų elgsenos aspektus.

Kitas pažangus metodas – proceso optimizavimas. Karštas išspaudimas, arba presinis kietinimas, yra transformuojantis procesas, kuris iš esmės pašalina atsitraukimą. Šiame procese plieno заготовка įkaitinama iki daugiau nei 900 °C, formuojama ir tada greitai aušinama formoje. Šis procesas sukuria visiškai sukietėjusią martensitinę mikrostruktūrą, dėl ko gaunamas labai aukštos stiprybės detalė beveik be jokio atsitraukimo. Nors šis metodas yra labai veiksmingas, karštam išspaudimui reikalinga specializuota įranga ir ilgesni ciklo laikai, palyginti su šaltu išspaudimu. Kiti proceso reguliavimai, tokie kaip aktyvus įveržimo jėgos valdymas, leidžia kintamai taikyti slėgį per presavimo eigą, sukuriant efektą, panašų į ištempimą, kad būtų stabilizuota detalė, nenaudojant fizinės laikymo juostelės.

Gaminio konstrukcijos ir medžiagų parinkimo vaidmuo

Kovą su atsitraukimu pradedama gerokai anksčiau nei gaminant formą – ji prasideda nuo produkto konstrukcijos ir medžiagos atrankos. Pačios detalės geometrija gali būti suprojektuota taip, kad pasipriešintų tamprausiojo įtempimo išsiskyrimui. Kaip paaiškina EMD Stamping, vengiant staigių formos pokyčių galima sumažinti atsitraukimo linkmį. Be to, įtraukus standinimo elementus, tokius kaip susuktos siūlės, vertikalus griovelius ar pakopinius flanšus, tampriosios deformacijos gali būti mechanologiškai „užfiksuotos“ detailėje, neleidžiant jai iškrypti po formavimo. Šie elementai padidina standumą ir padeda išlaikyti pageidaujamą formą.

Pavyzdžiui, pridėjus vertikalias kietąsias briaunas U-formės detalės šoninėms sienelėms, galima žymiai sumažinti tiek kampinį pokytį, tiek išlinkimą, sustiprinant konstrukciją. AHSS gairėse pateikiami tokie pavyzdžiai automobilių komponentams, tokiems kaip B-stulpeliai ir priekinių bėgių stiprinimai. Tačiau projektuotojai turi būti susipažinę su kompromisais. Nors šios savybės fiksuoja tampriąsias įtempių būsenas, jos taip pat sukuria liekaninius įtempimus detalei. Šie įtempimai gali būti atlaisvinti atliekant tolesnius apdorojimo etapus, pvz., pjaustymą ar suvirinimą, dėl ko gali atsirasti nauji iškraipymai. Todėl būtina imituoti visą gamybos procesą, kad būtų galima numatyti šiuos vėlesnius poveikius.

Medžiagos parinkimas yra pagrindinis žingsnis. Medžiagos, turinčios mažesnę tampriąją deformaciją ar didesnį formuojamumą, pasirinkimas iš esmės gali sumažinti atsitraukimo (springback) problemas. Nors siekis lengvinti konstrukcijas dažnai reikalauja naudoti aukštos stiprybės plienus, būtina suprasti skirtingų rūšių savybes. Bendradarbiaujant su medžiagų tiekėjais ir naudojant formuojamumo duomenis, inžinieriai gali parinkti medžiagą, kuri suderintų stiprumo reikalavimus su gamybos realizuojamumu, taip užtikrinant prognozuojamesnį ir kontroliuojamesnį presavimo procesą.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kaip išvengti atsitraukimo efekto lakštinėje skardos medžiagoje?

Norint išvengti atsitraukimo efekto, galima naudoti kelias technikas. Lenkimo spindulys, veikiamas didelio suspaudimo įtempio, tokiu būdu kaip kalnimas arba įspaudimas, plastiškai deformuoja medžiagą, kad būtų sumažintas tamprus atsitraukimas. Kitos metodikos apima perlenkimą, taikant formavimo poįtempį (poformavimo tempimą), įrankių konstrukcijos optimizavimą su tinkamais tarpais ir spinduliais, o kai kuriais atvejais – formavimo metu naudojamas šilumą.

2. Kaip galima sumažinti atsitraukimą?

Atsitraukimą galima sumažinti parenkant tinkamas medžiagas su žemesniu takumo riba, projektuojant detalių elementus, kurie padidina standumą (pvz., bumbulus ar flanšus), bei optimizuojant presavimo procesą. Pagrindiniai proceso reguliavimai apima tokius metodus kaip perlenkimas, kalnimas ir užtikrinimą, kad detalė būtų visiškai suformuota. Taip pat labai veiksmingi yra pažangūs metodai, tokie kaip aktyvus įveržimo jėgos valdymas ir naudojimas simuliacijos kompensuotų įrankių kūrimui.

3. Kas sukelia atsitraukimą?

Atgalinis šuolis atsiranda dėl medžiagos tamprumo atkurties po formavimo operacijos. Kai metalas lenkiamas, jis patiria tiek plastinį (pastovų), tiek tampriąją (laikiną) deformaciją. Formavimo metu susidarę vidiniai įtempimai – tempiamieji išorinėje paviršiaus dalyje ir gniuždomieji vidinėje paviršiaus dalyje – visiškai nepanaikinami. Kai pašalinamas formavimo įrankis, šie likutiniai tamprieji įtempimai verčia medžiagą dalinai grįžti į pradinę formą.

4. Kas yra 4T taisyklė lakštiniam metalui?

4T taisyklė – tai projektavimo gairė, naudojama lankstymo vietose esančiam deformavimuisi ar trūkinėjimui užkirsti kelią. Pagal šią taisyklę bet koks elementas, toks kaip skylė ar plyšys, turi būti nutolęs nuo lenkimo linijos bent keturis kartus daugiau nei medžiagos storis (4T). Tai užtikrina, kad medžiaga aplink elementą nebūtų susilpninta ar iškraipyta dėl lankstymo operacijos sukeltų įtempių.