TRUMPAI

Aliuminio plokščių lankstymas kelia unikalias inžinerines problemas, palyginti su plienu, daugiausia dėl aliuminio mažos Jungo modulio vertės ir siauro Formavimo ribos kreivės (FLC) diapazono. Svarbiausi defektai paprastai suskirstomi į tris kategorijas: grįžtis (matmenų nuokrypis), formuojamumo gedimai (įtrūkimai ir raukšlės), ir išoriniai netobulumai (prikibimas ir paviršiaus nelygumai). Šių problemų išvaldymas reikalauja perėjimo nuo tradicinio bandomojo metodo prie skaitmeninės simuliacijos ir tikslaus proceso valdymo.

Automobilių pramonei naudojant lydinius, tokius kaip 6016-T4 , sėkmė priklauso nuo medžiagos elastingumo atkūrimo valdymo ir polinkio kibti prie įrankių plieno. Šis vadovas išskaido šių gedimų fiziką ir pateikia techninius sprendimus, kaip aptikti, prevencijuoti ir taisyti aliuminio plokščių kalnimo defektus.

Aliuminio iššūkis: defektų fizika

Norint išspręsti aliuminio plokščių kalnimo defektus, inžinieriai pirmiausia turi suprasti, kodėl aliuminis elgiasi kitaip nei minkštas ar aukštos stiprybės plienas. Daugumos defektų priežastis slypi dviejose konkrečiose medžiagos savybėse: Elastinis modulis ir Tribologijos .

Aliuminio Jungo modulis (elastingumas) yra maždaug trečdalis plieno (apytiksliai 70 GPa prieš 210 GPa). Tai reiškia, kad tokiu pačiu apkrovos kiekiu aliuminis elastingai deformuojasi tris kartus labiau. Kai formavimo slėgis sumažėja, medžiaga stengiasi grįžti į pradinę formą daug didesniu pastangų, dėl ko atsiranda rimti grįžtis . Jei procesas to neatsižvelgia, plokštė neatitiks matmenų tikslumo ribų.

Antra, aliuminis turi didelį polinkį į įrankių plieną. Spaudžiant karščiu ir slėgiu aliuminio oksido sluoksnis gali suirti ir prisijungti prie formos paviršiaus – reiškinys, žinomas kaip sukibimas . Šis kaupimasis iš karto keičia trinties sąlygas, dėl ko medžiaga teka nevienodai, atsiranda plyšiai ir paviršiaus brūkšnijos.

Kategorija 1: Formuojamumo defektai (įtrūkimai, plyšiai ir raukšlės)

Formuojamumo defektai atsiranda tada, kai medžiaga neištveria apkrovos ir arba atsiskiria (įtrūksta), arba susiklosto (susiraukšlėja). Dažnai tai lemia lakšto laikiklio išdėstymas ir ištraukimo gylis.

Įtrūkimai ir plyšiai

Įtrūkimas yra tempimo gedimas, kuris atsiranda tuomet, kai medžiaga ištempta už savo formavimo ribos kreivės (FLC). Aliumininėse plokštėse tai dažnai vyksta siaurų spindulių ar gilių ištraukimo vietose, kur metalas negali tekėti pakankamai greitai.

• Pagrindinė priežastis: Per didelė lakšto laikiklio jėga, trukdanti medžiagos tekėjimui, arba per aštrus ištraukimo spindulys, netinkamas lydinio storiams (dažniausiai 0,9 mm iki 1,2 mm kūno plokštėms).
• Sprendimas: Vietiniu būdu sumažinkite laikiklio slėgį arba taikykite diferencialinę tepimą. Projektavimo etape padidinkite gaminio spindulius arba naudokite simuliavimo programinę įrangą (pvz., AutoForm), kad modifikuotumėte priplėtus ir leistumėte geriau tiekti medžiagą.

Vyniojimas

Raukšlėjimas yra suspaudimo nestabilumas. Jis atsiranda tada, kai metalas yra suspaudžiamas, o ne temptas, dėl ko jis išsilenkia. Tai dažna flanšų zonose ar vietose, kur trūksta laikiklio slėgio.

• Pagrindinė priežastis: Žemas laikiklio jėgos lygis arba nelygūs formos tarpai. Jei medžiaga nebus tinkamai įtempta, ji susiklosčys, prieš įeidama į ištraukimo ertmę.
• Sprendimas: Padidinkite laikiklio jėgą arba naudokite tempimo juostas medžiagos srautui riboti ir sukurti įtampą. Tačiau reikia atsargiai elgtis – per didelė įtampa gali pakeisti defektą iš raukšlės į plyšį.

Kategorija 2: Matmeniniai defektai (atšokimas ir sukimosi deformacija)

Matmeninis tikslumas yra vienas sunkiausių rodiklių pasiekti aliumininėms plokštėms. Skirtingai nei plienas, kur detalė daugiausia lieka ten, kur ją padėjote, aliuminio detalės „atsoka“ žymiai labiau.

Atsilenkimo tipai

Atsilenkimas pasireiškia keliais būdais: kampinis pokytis (sienos atsivėrimas), šoninės sienelės lenkimas (išlenktos sienos) ir sukamasis posūkis (visa detalė suksis kaip propeleris). Tai yra labai svarbu „A klasės“ paviršiams, tokiems kaip dangčiai ir durys, kur net milimetro nukrypimas turi įtakos surinkimo tarpui ir išlyginimui.

Kompensavimo strategijos

Negalima tiesiog „išlyginti“ aliuminio atsilenkimo. Pramonės standartinis sprendimas yra geometrinė kompensacija :

1. Pertvarkymas: Projektuojant įrankį taip, kad metalas būtų lenkiamas daugiau nei 90 laipsnių (pvz., iki 93 laipsnių), kad atsiradus tamprumui jis grįžtų į pageidaujamą 90 laipsnių kampą.
2. Proceso modeliavimas: Naudojant CAE įrankius numatyti tampriąją atsitraukimo reakciją ir apdirbti įrankio paviršių į „kompensuotą“ formą (numatytos klaidos atvirkštinę formą).
3. Papildomi kalnėjimo etapai: Pridedant antrinį kalnėjimo postą, siekiant nustatyti kritines matmenų reikšmes ir užfiksuoti geometriją.

Kategorija 3: Paviršiaus ir estetiniai defektai (klasės A plokštės)

Automobilių išorinėms plokštėms paviršiaus kokybė yra itin svarbi. Šie defektai gali būti mikroskopiniai, tačiau po dažais tampa akivaizdūs.

Paviršiaus įdubimai ir žebra linijos

Paviršiaus įdubimai yra vietiniai įdubimai, kurie sutrikdo šviesos atspindį. Jie dažnai pasitaiko arti durelių rankenų įdubų arba charakteringų linijų. Kokybės inspektoriai juos aptinka naudodami „žebra linijų“ analizę – ant plokštės projektuodami juostuotą šviesą. Jei juostos iškraipomos, tai rodo paviršiaus įdubimą.

Šie defektai paprastai atsiranda dėl netolygaus apkrovos pasiskirstymo. Jei medžiaga tarpimo metu atsileidžia, o po to staigiai įsitempia, tai sukuria nuolatinį paviršiaus iškraipymą. Sprendimas yra optimizuoti ištraukos juostų išdėstymą taip, kad visą tarpimo trukmę skydo paviršiuje būtų išlaikytas teigiamas įtempis.

Griovimas (Lipnumas)

Griovimas pasireiškia kaip brūkšniai ar įbrėžimai skydo paviršiuje. Jis atsiranda, kai aliuminio dalelės prilimpa prie formos ir toliau brėžia likusius gaminimus. Skirtingai nei plieno šiukšlės, aliuminio oksidas yra labai kietas ir abrazyvus.

• Prevencija: Naudokite formas, padengtas PVD (fizinio garinimo danga) arba DLC (deimantine panašia anglimi) danga, kad sumažintumėte trintį.
• Priežiūra: Įgyvendinkite griežtą formų valymo tvarkaraštį. Kai tik prasideda griovimas, jis greitai stiprėja.

Kategorija 4: Pjovimo ir kraštų defektai (užlaidos ir skilveliai)

Aliuminis nesulaužo taip švariai kaip plienas; jis linkęs pasklidimui. Dėl to atsiranda unikalūs krašto defektai.

Užlaidai

Kraštova yra aštrus, iškilęs kraštas palei apkirpimo liniją. Nors tai dažna problema visose štampavimo operacijose, aliuminio kraštovos dažnai atsiranda dėl netinkamo pjovimo tarpelio . Jei tarpelis tarp stambiai ir formos per didelis (paprastai >10–12 % nuo medžiagos storio), metalas susisuka prieš pjovimą, sukurdamas didelę kraštovą.

Skilveliai ir dulkių

Specifinė aliuminio štampavimo problema – „skilvelių“ arba smulkių metalinių dulkelių atsiradimas. Šios dulkės gali kauptis formoje, sukeliant išbėrimą ar įdubimus plokštės paviršiuje. Tai kontroliuoti reikia naudojant vakuumines šiukšlių šalintuvės sistemas ir reguliarų formų valymą.

Proceso valdymo ir tiekimo šaltinių valdymas

Šių defektų prevencija reikalauja visapusiško požiūrio, kuris derina pažangią inžineriją su griežtu proceso kontrolės laikymusi. Pradžia yra Virtualus bandymas – visos linijos modeliavimas, siekiant numatyti plonėjimą, plyšimą ir atsilenkimą dar prieš pjaunant bet kokį plieno gabalą.

Sudėtingoms gamybos poreikms svarbu bendradarbiauti su patyrusia įmonėmis, kurios dažnai yra efektyviausias kelias į aukštos kokybės rezultatus. Tokios įmonės kaip Shaoyi Metal Technology užtikrina pereinamąją grandį nuo prototipų iki masinės gamybos. Turėdamos IATF 16949 sertifikatą ir presų pajėgumą iki 600 tonų, jos specializuojasi valdyti siaurus tolerancijas, reikalingas tiksliesiems automobilių komponentams, užtikrindamos, kad tokios problemos kaip atsitraukimas po formavimo ir šiurkštūs kraštai būtų pašalintos jau proceso pradžioje.

Galiausiai pastovi kokybė kyla iš kintamųjų kontroliavimo: palaikant tikslų tepimo lygį, stebint įrankių dėvėjimąsi ir laikant presų liniją laisvą nuo aliuminio šiukšlių.

Išvada

Aliuminio plokščių kalibavimo defektai – nuo geometrinės atšokimo frustracijos iki estetinių paviršiaus įdubimų niuansų – yra išsprendžiami fizikos uždaviniai. Tai nėra atsitiktinės klaidos, bet tiesioginė medžiagos mažo standumo ir tribologinių savybių pasekmė. Naudojant simuliacijų kompensavimą, optimizuojant pjovimo tarpus ir užtikrinant griežtą įrankių švarą, gamintojai gali pasiekti be defektų „klasės A“ paviršius, kuriuos reikalauja šiuolaikinė automobilių pramonė.

DUK

1. Kokie dažniausiai pasitaikantys defektai aliuminio kalibavime?

Dažniausi defektai yra atšokimas (matmenų netikslumas), plyšimai (skilimas dėl mažos formuojamumo), raukšlėjimas (išlinkimas dėl mažos spaudimo atsparumo) ir prikibimas (medžiagos prilipimas prie įrankio). Estetinėse plokštėse taip pat svarbūs paviršiaus įdubimai bei optiniai iškraipymai (zebros linijų defektai).

2. Kaip skiriasi atšokimas aliuminyje lyginant su plienu?

Aliuminis turi Jungo modulį apie 70 GPa, palyginti su 210 GPa plienui. Tai reiškia, kad aliuminis yra tris kartus elastingesnis. Pašalinus formavimo apkrovą, aliuminio plokštės atšoka žymiai labiau nei plieninės detalės, todėl galutiniam formos pasiekimui reikia daug agresyvesnio geometrinio kompensavimo įrankių konstrukcijoje.

3. Kas sukelia paviršiaus įdubimus aliuminio plokštėse?

Paviršiaus įdubimai paprastai kyla dėl nevienodo medžiagos tekėjimo arba staigaus įtempio sumažėjimo formuojant. Jei metalas plokštės centre nėra laikomas pastoviu įtampu tuo metu, kai traukiami kraštai, jis gali atsipalaiduoti ir staigiai grįžti atgal, sukurdamas vietinę įdubimą, kuri matoma esant atspindinčiai šviesai.