Metāla štampēšanas buru noņemšanas tehnika: inženierijas ceļvedis

TL;DR

Metāla štampēšanas skaidu noņemšanas metodes ir būtiskas, lai nodrošinātu daļu drošību, montāžas pieguļu un estētisko kvalitāti. Lielām sērijām Masveida apdarināšana (vibrācijas ripināšana) joprojām ir nozares standarts, nodrošinot konsekventu malu noasināšanu un pulēšanu. Sloksnēm ar sarežģītām ģeometrijām vai precīzām detaļām bieži nepieciešamas Termiskās enerģijas metode (TEM) vai Elektroķīmiskā novēršana (ECD) iekšējo zonu sasniegšanai, nebojājot kritiskos izmērus.

Galarezultātā visrentablākā stratēģija ir defektu novēršana avotā pareizi uzturot matriču un optimizējot spraugas. Inženieriem vajadzētu izvēlēties metodes, pamatojoties uz ražošanas apjomu, materiāla plastiskumu un pielaidēm, lai saskaņotu izmaksas par vienu gabalu ar kvalitātes standartiem.

Štampēšanas skaidas: cēloņi un raksturojums

Metāla štampēšanā skaida nav vienkārši raupja mala; tā ir specifiska defekts, ko izraisa plastiska deformācija griešanas procesa laikā. Kad punches triec pret metālu, materiāls pakļauts spiedes slodzei, līdz sasniedz lūzuma punktu. Ja veidnes sprauga —atstarpe starp punch un matrici—ir nepareiza, materiāls plēšas, nevis tīri griežas, atstājot izvirzītu „zobu” vai izcilni, ko sauc par apmetumu.

Apmetuma izmērs un smagums tieši ir atkarīgs no materiāla īpašībām un instrumenta stāvokļa. Plastīgi materiāli, piemēram, alumīnija un vara sakausējumi, ir tendencē veidot ievērojamus „pārliekuma” apmetumus, jo tie izstiepjas pirms pārtrūkst. Savukārt cietāki materiāli var rādīt tīrākus lūzumus, taču joprojām var veidot asas, šķembainas malas, ja instruments ir noļodzies.

10% atstarpes noteikums

Rūpniecības konsenss liecina, ka matricas atstarpe ir galvenais mainīgais lielums apmetuma kontrolei. Parasti atstarpei vajadzētu būt aptuveni 10% no materiāla biezuma ieteicams standarta tēraudam. Pārmērīgs atstatums liek materiālam savērties pāri matricas malai, radot lielas uzkalles. Nepietiekams atstatums piespiež puņķi griezt cauri vairāk materiāla, nekā nepieciešams, palielinot rīka nodilumu un sekundāro šķelšanos, kas arī izraisa ievērojamas uzkalles.

Masveida apstrādes tehnoloģijas (liela apjoma risinājumi)

Lielākajai daļai perforētu detaļu — kronšteinu, starpliku un skavu — manuāla noapdarēšana nav ekonomiski izdevīga. Masveida apdarināšana ļauj vienlaikus apstrādāt tūkstošiem detaļu, nodrošinot vienmērību liela apjoma ražošanā. Šajā kategorijā galvenokārt ietilpst bungu ripināšana un vibrācijas apstrāde.

Vibrācijas bļodiņas apstrāde

Vibrāciju apdare ir dominējošā metode precīziem spiestiem izstrādājumiem. Detaļas tiek ievietotas traukā vai vannā, kas uzmontēta uz ekscentriskām atsperēm. Mašīna vibrē ar augstu frekvenci, dēļ kā detaļas pārvietojas riņķveida, toroīda formā ceļu caur abrazīva materiāla kausu. Nepārtraukta berze starp materiālu (keramika, plastmasa vai tērauds) un detaļām noārd asus malas un pulē virsmas.

• Keramikas materiāls: Vispiemērotākais intensīvai griešanai un cietiem metāliem, piemēram, nerūsējošajam tēraudam. Nodrošina agresīvu noņemšanas ātrumu.
• Plastmasas materiāls: Mīkstāks un vieglāks, ideāls alumīnijam vai mīkstiem metāliem, kad pastāv bažas par virsmas bojājumiem (ievilkumiem).
• Savienojumi: Šķidrie piedevas bieži tiek pievienoti, lai notīrītu detaļas, novērstu rūsu un uzlabotu materiāla eļļīgumu.

Bungu ripināšana

Vienkāršāka un agresīvāka pieeja, barjeras tūbelēšana ietver rotējošu bungu, kas paceļ daļu un materiālu kaudzi un nolaiž to (kaskādveidā). Šis augstas enerģijas iedarbības veids ir lielisks smagu apmetņu noņemšanai uz izturīgām detaļām, taču rada risku bojāt vieglas iezīmes. Parasti tas ir lēnāks nekā vibrācijas apdare, bet piedāvā zemākas kapitāla iekārtu izmaksas.

Automobiļu ražotājiem, kuriem nepieciešama sertificēta precizitāte, ir būtiski šos apdari integrēt tieši piegādes ķēdē. Shaoyi Metal Technology kompleksie štampēšanas risinājumi pārvar attālumu starp neapstrādātu izgatavošanu un pabeigtu montāžu, nodrošinot liela apjoma komponentus, piemēram, balsta sviras, kas atbilst stingriem IATF 16949 standartiem, neizmantojot trešo pušu apdares loģistiku.

Precizitāte & Avancētas noņemšanas metodes

Kad presētās daļas satur sarežģītas ģeometrijas, iekšējus vītnes vai stingras dimensiju tolerances, kuras nevar izturēt tūbelēšanas mehānisko iedarbību, inženieri izmanto termiskos un ķīmiskos risinājumus.

Termiskās enerģijas metode (TEM)

Tas ir arī zināms kā „termiskā apstrāde”, un šis process ir ļoti efektīvs, lai noņemtu skaidas no iekšējām dobumām un krustojošiem caurumiem. Detaļas tiek noslēgtas spiediena tvertnē, kas piepildīta ar degvielas gāzes un skābekļa maisījumu. Maisījums tiek aizdedzināts, radot momentānu siltuma vilni, kas milisekundēs sasniedz temperatūru līdz 6 000 °F (3 300 °C) milisekundēs.

Tā kā skaidām ir liels virsmas laukuma un masas attiecības rādītājs, tās uzreiz uzsūc siltumu un iztvaiko (oksidējas). Galvenā detaļas daļa, kam ir daudz lielāka termiskā masa, paliek neskarta. Šī metode garantē nulles malu apaļošanu galvenajās virsmās, taču pēc procesa nepieciešama skābes mazgāšana, lai noņemtu oksīda kārtu, kas veidojusies sadedzināšanas laikā.

Elektroķīmiskā novēršana (ECD)

ECD ir subtraktīva metode, kas izmanto elektrolīzi, lai izšķīdinātu skaidas. Detaļa darbojas kā anods (+), un speciāli izgatavots rīks darbojas kā katods (-). Elektrolīta šķīdums (bieži nātrija nitrāts) plūst starp spraugu, kuru parasti saglabā starp 0,3 mm un 1 mm.

Kad tiek piemērots līdzstrāva, materiāls uz izcilnes izšķīst šķīdumā. Šis process ir bezkontakts, kas nozīmē, ka nav nav instrumenta nodiluma un nav mehāniskās slodzes uz detaļas. Tas ir ieteicamais paņēmiens augstvērtīgām sastāvdaļām, piemēram, degvielas injektoru sprauslām vai hidrauliskām vārstu korpuss, kur pat mikroskopiskas izcelsnes var izraisīt katastrofālu sistēmas atteici.

Mehāniskie un integrētie matricu risinājumi

Efektīvākais veids, kā novērst izcelsnes, bieži vien ir tās novērst tad, kad detaļa joprojām atrodas presē vai tūlīt pēc tam, izmantojot mehāniskus līdzekļus, kas pielāgoti detaļas ģeometrijai.

Mirstīgo pēc ir īpaši ievērōjams augsto ātrumu kalēšanai. Pievienojot progresīvajai mirstai „kalēšanas“ staciju, buru var ieglabāt atpakaļ materiālā. Lai gan tas neņem nost materiālu, tas padara mali drošu rokas darbā un praktiski bez papildus cikla laika.

Preventīvo pasākumu stratēģija: stempēšanas procesa optimizācija

Kaut arī noņemšanas metodes ir nepieciešamas, inženiermērķim vienmēr jābūt minimizācijai. Kā norāda nozares eksperti, „pirms visām citām darbībām preventīvie pasākumi, tad tikai novēršana” ir ekonomiski izdevīgākais pieeja.

• Griešanas spraugas optimizācija: Optimālas spraugas uzturēšana (5–10 % no biezuma) novērš paaugstinātu plastisko deformāciju, kas izraisa lielus apmetumus.
• Rīku uzturēšana: Noļodzis griešanas mali plēš metālu, nevis to griež. Regulāras asināšanas grafiki ir daudz lētāki salīdzinājumā ar sekojošā apstrādes posma apmetumu noņemšanas izmaksām.
• Uzlabotas pārklājuma tehnoloģijas: Titanītnitrīda (TiN) vai alumīnija titanītnitrīda (AlTiN) pārklājumu uzklāšana dēļiem samazina berzi un nodilumu, ilgstoši saglabājot asu griešanas malu lielākiem ražošanas cikliem.
• Dizains ražošanai (DFM): Inženieri būtu jāprojektē detaļas tā, lai „apmetumu puse” būtu vērsta pret nekritisku virsmu vai projektā būtu iekļauti fasējumi, lai dabiski mazinātu asas malas.

Pareizās apmetumu noņemšanas stratēģijas izvēle

Pareizas metāla štancēšanas uzgaļu noņemšanas metodes izvēle ir precizitātes, apjoma un izmaksu līdzsvars. Neeksistē viena „labākā” metode; drīzāk katram konkrētam pielietojumam ir optimāla metode.

Vispārīgiem liela apjoma materiāliem vibrācijas apstrāde nodrošina labāko izmaksu efektivitāti. TEM vai ECD nodrošina nepieciešamo piekļuvi un precizitāti. Tomēr katram projektam ceļš uz bezuzgaļu daļām sākas projektēšanas galda un matricas stacijā. Prioritāti liekot rīka stāvoklim un pareizajam atstatumam, ražotāji var ievērojami samazināt atkarību no dārgām sekundārām operācijām.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir visbiežāk sastopamā metode uzgaļu noņemšanai štancētām detaļām?

Masveida apstrāde, īpaši vibrācijas trauku apstrāde vai bungu ripināšana, ir visbiežāk lietotā metode. Tā ļauj vienlaicīgi apstrādāt tūkstošiem detaļu, tādējādi nodrošinot augstu izmaksu efektivitāti lieliem apjomiem, kas raksturīgi metāla štancēšanai.

2. Kā matricas sprauga ietekmē asins veidošanos?

Matricas brīvā telpa ir sprauga starp spiedni un matricu. Ja brīvā telpa ir pārāk maza, tas palielina rīka nolietojumu un spēku. Ja tā ir pārāk liela, metāls nevis tīri šķeļas, bet pārliecas, veidojot lielas uzkalles. Lai minimizētu uzkalles, parasti standarta vērtība ir aptuveni 10% no materiāla biezuma.

3. Vai uzkalles var noņemt, neietekmējot daļas izmērus?

Jā. Metodes, piemēram, elektroķīmiskā uzkalļu noņemšana (ECD) un termiskās enerģijas metode (TEM), selektīvi noņem uzkalles, neizmainot daļas galvenos izmērus. ECD iedarbojas uz augstas strāvas blīvuma zonām (asajām malām), savukārt TEM iztvaicē plānas uzkalles, pirms siltums varētu ietekmēt pamatmateriālu.