Siaurināšanas process automašīnu štampēšanā: Kļūdas režīms pret operāciju

TL;DR

Automobiļu stempēšanā, termins „ieežu“ attiecas uz diviem atšķirīgiem, taču svarīgiem jēdzieniem: konkrētu ražošanas procesus un materiālu atteices veids kā process (bieži saukts samazināšana), ieežu ir caurules vai trauka diametra apzināts samazinājums, ko parasti izmanto izplūdes sistēmas komponentiem un kannām. Kā izjūkšanas režīms, ieežu ir lokalizēta plākņu metāla plākņu plākņu nestabilitāte, kas notiek pirms plaisāšanās, kas norāda materiāla veidošanās galējo robežu.

Ražošanas inženieriem, lai pārvaldītu ieežu, nepieciešams divkāršs pieeja: optimizēt rīkojumu, lai veiktu ieežu operāciju bez sabojāšanās, vienlaikus projektējot stempētus paneļus, lai izvairītos no ieežu nestabilitātes analizējot deformāciju sadalījumu un cietīšanas ātrumus. Šis ceļrādis izskaidro abu situāciju fizikas, parametrus un kontroles stratēģijas.

Ieežu Operācija: Samazinot diametru caurulveida daļās

Daļu ražošanā, necking ir formēšanas operācija, ko izmanto, lai samazinātu cilindrisko apvalku vai caurules diametru tās atvērtajā galā. Atšķirībā no zīmēšanas, kas materiālu pārvietā, lai radītu dziļumu, kakla zīmēšana ir atkarīga no saspiestās spējas, lai samazinātu apli. Šī tehnika ir visur pieejama automobiļu ražošanā, piemēram, katalisators, triecieni un degvielas uzpildes kārtiņas.

Melnajā kaklā uzklāšanas mehānisms

Operācija prasa, lai uz cauruļveida tukša plāksnes beigām būtu izšķirošs. Kad materiāls tiek izvilkts, tas tiek pakļauts spiediena apvalkā, kas liek tam iet iekšā un nedaudz sasmalcināties. Procesa panākumi ir atkarīgi no materiāla spējas kompresē plūst plastiski, nesakrītot.

Šādu samazinājumu var panākt ar diviem galvenajiem veidiem:

• Die Necking: Statiskā stūre tiek stumta uz cauruli ass virzienā. Tas ir ātrāk, bet ir ierobežots ar triecienu un izliekuma risku, ja samazināšanas koeficients ir pārāk agresīvs.
• Ar diametru no 0,3 mm līdz 0,8 mm, bet ne vairāk kā 0,8 mm Daļa vai rīks rotējas, lokāli piespiedot, lai pakāpeniski samazinātu diametru. Šī metode, ko bieži izmanto dzērienu konservēšanai un precīzām automobiļu detaļām, samazina triecienu un ļauj samazināt diametru bez defektiem.

Kopējie defekti, kas saistīti ar kakla uzlikšanu

Tā kā materiāls tiek saspiests, primārā defekta režīms grīdas apstrāde nav sadalās, bet apgrieziena vai rautās. Ja caurules ilgums bez atbalsta ir pārāk garš vai ja sienas biezums ir nepietiekams attiecībā pret diametru, metāls mainās, nevis plūst. Inženieri bieži izmanto iekšējās rokas vai pakāpeniskas samazināšanas (daudzas pārejas), lai atbalstītu materiālu un saglabātu ģeometrisko integritāti.

Ražotājiem, kas nodarbojas ar sarežģītām geometrijām vai lielu daudzumu ražošanu, kur precizitāte ir kritiska, partnerattiecības ar specializētām stampēšanas pakalpojumiem, piemēram, Shaoyi Metal Technology var apgriezt klātienē starp ātrās prototipu izgatavošanu un masveida ražošanu. To ekspertize IATF 16949 sertificētajā precīzstimpelēšanā nodrošina, ka pat sarežģītas formēšanas operācijas, piemēram, dziļš kakls, atbilst pasaules OEM standartiem.

Nēks kā neveiksmīga metode: formabilitātes robeža

Lai uzlabotu "Body-in-White" (BIW) zīmogu, ir jāapstrādā kakla segums. Tas definē materiāla nestabilitātes sākumu, kad deformācija lokalizē smalkā joslā, neizbēgami vedot pie lūzumiem. Kad veidojas vietējais kakls, materiāls šajā reģionā ātri samazinās, bet apkārtējais materiāls pilnībā pārtrauc deformēties.

Difūzs vai vietējais neķēšana

Izprast, kā notiek neķēšana, ir ļoti svarīgi, lai prognozētu neveiksmi augstākās stiprības tērauda (AHSS) ražošanā:

• Difūzs kakls: Šis ir sākotnējais posms, kad plāksnes platums sāk nevienlīdzīgi sastrēgties. Tas ir izplatīts uz plašāku teritoriju un uzreiz neizraisa neveiksmi. Stiepes testēšanā tas notiek maksimālās stiepes stiprības (UTS) punktā.
• Lokālais uzbrukums: Šī ir kritiskā kļūdu robeža. Deformācija koncentrējas smalkā joslā (aptuveni loksnes biezumā). Šajā stāvoklī materiāls katastrofāli atšķaidās, bez papildu paplašināšanās apkārtējās vietās. Stampēšanas simulācijā un projektēšanā lokālās apgriezes sākums tiek uzskatīts par daļas funkcionālo kļūdu punktu.

Nepatīkamības fizika

Nē, tas ir ļoti grūti. darba cietuma līmenis nevar vairs kompensēt šķērsgriezuma platības samazinājumu. Saskaņā ar Considere kritēriju stabilitāte tiek saglabāta tik ilgi, kamēr materiāls stiprina (apgriež) ātrāk, nekā tas atšķaidās. Ja darba cietuma līmenis samazinās zem patiesā stresa līmeņa, rodas nestabilitāte.

Tāpēc augsts n-vērtība (izslāņošanas izturības eksponents) materiāli ir labākie sarežģītām iespiedēm; tie ilgāk saglabā spēju sadalīt slāņošanu uz plašāku platību, kavējot kakla sākumu.

Inženierzinātņu parametri un materiālu uzvedība

Procesam un neveiksmju režīmam pieslēgties, ir nepieciešams dziļi iejaukties materiālu zinātnē. Stāļa uzvedību gan uzvilcēšanas operācijas laikā, gan uzvilcēšanas nestabilitātes laikā nosaka tās slodzes-slodzes līnija.

N-vērtības loma

Saldēšanas izturības eksponents (n-vērtība) ir nozīmīgākais parametrs:

• Nepārbaudes novēršanai: Augsta n vērtība ir vēlama. Tas ļauj materiālam paplašināties vēl vairāk pirms lokalizētās kakla veidošanās, kas ir ļoti svarīga, lai iegūtu dziļi ievilktu korpusa paneli.
• Uzkarsēšanas operācijām: Ironija ir tā, ka ļoti augsta n vērtība reizēm var būt sarežģīta saspiestās kakla operācijām, ja materiāls sasilst pārāk ātri, kas prasa lielākus spēkus un palielina izliekšanās risku.

Ieguldījumu un kapitāla tirgus daļas

Lai prognozētu uzkavēšanās nestabilitāti ražošanā, inženieri izmanto veidošanas robežlīnijas līkni (FLC). FLC attēlo galvenos un nepilnīgos celmus, kuros notiek vietējā apgriezšanās. Jebkurš punkts uz stemplētas daļas, kas ir virs šīs līknes, ir paredzams, ka neveiksmi.

Mūsdienu detekcijas metodes, piemēram, digitālā attēla korelācija (DIC), ļauj inženieriem reālā laikā vizualizēt straumas uzkrāšanos. Pēc virszemes modeļa novērošanas DIC var identificēt "kaula jostu", pirms tā kļūst redzama ar neapbruņotu aci, ļaujot proaktīvi pielāgot matraču.

Defektu novēršana un procesa kontrole

Lai arī jūs veicat apgriezšanas operāciju vai mēģināt novērst apgriezšanas defektu, ir ļoti svarīgi kontrolēt saplūšanu un materiāla plūsmu.

Neatkarības novēršana (metāla plāksnes)

• Smērēšanas stratēģija: Augsta triece ierobežo materiāla plūsmu, izraisot lokalizētu izsitumu. Ja kritiskās zonas ir smaržotas labāk, materiāls var ieplūties no tuvumā esošām zonām, sadalot slīpumu.
• Savienojuma spēka regulēšana: Ja bezrūpniecības turētāja spēks ir pārāk liels, materiāls nevar iet caur formējumu, kas izraisa pārmērīgu izslīdēšanu un krūtis. Ja samazinās spēks, var palielināt ievilkumu.
• Mirstošais rādiuss: Rīkoši rādiusi koncentrē spiedienu. Ja piecas reizes dienā tiek veikta uztura pārbaude, tad ir iespējams veikt uztura pārbaudi.

Veiksmīgu sašaurināšanas operāciju nodrošināšana (cauruļveida)

• Vadības vāciņi: Lai novērstu izliekšanos saspiežot sašaurinot, izmantojiet ārējus vai iekšējus vadības elementus, lai atbalstītu caurules sienas.
• Stupeniskas redukcijas: Nemēģiniet panākt 50% diametra samazinājumu vienā darbībā. Sadaliet procesu vairākās stadijās (piemēram, 20% -> 15% -> 10%), lai efektīvāk pārvaldītu saspiešanas spriegumus.
• Atkausēšana: Intensīvām redukcijām var būt nepieciešams starpposma termoapstrāde, lai atjaunotu materiāla plastiskumu un samazinātu tā sakausējuma stāvokli.

Secinājums

Sašaurināšana automašīnu štampēšanā ir divējāda parādība, ar kuru ikvienam procesu inženierim ir jātiek galā. Tā ir gan vērtīga veidošanas tehnika cauruļveida komponentiem, gan noteicošais ierobežojums loksnes metāla formējamībai. Lai to izprastu, ir jāspēj atšķirt saspiešanas mehāniku grīdas apstrāde un stiepšanas nestabilitāti sašaurināšanās sabrukšana , ražotāji var optimizēt savus formu dizainus un materiālu izvēli. Sekmība ir šo spēku līdzsvarošanā — izmantojot plastisku deformāciju, lai veidotu metālu, vienlaikus ievērojot fiziskās robežas, kur beidzas stabilitāte un sākas sabrukšana.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kāda ir atšķirība starp koncentrēšanos (necking) un dziļo velkšanu (drawing)?

Dziļā velkšana ir berzes process, kura laikā заготовка tiek ievilkta matricā, lai izveidotu dziļumu, bieži samazinot sienas biezumu. Koncentrēšanās (kā process) ir kompresijas operācija, kas tiek piemērota caurules atvērtajam galam, lai samazinātu tā diametru. Dziļās velkšanas gadījumā materiāls plūst no flanča; koncentrēšanās gadījumā materiāls tiek iegrūsts iekšā atverē.

2. Kā n-vērtība ietekmē koncentrēšanās nestabilitāti?

N-vērtība (deformācijas cietēšanas eksponents) norāda uz materiāla spēju cietēt, kad tas deformējas. Augstāka n-vērtība nozīmē, ka materiāls efektīvāk pretojas lokalizētai plānināšanai, izkliedējot deformāciju lielākā laukumā. Tas tieši novēlina koncentrēšanās nestabilitātes sākšanos, ļaujot veikt dziļākas un sarežģītākas žakšanas operācijas.

3. Vai var noteikt resnu sašaurināšanos pirms plaisas veidošanās?

Jā. Lai gan ar neapbruņotu aci to ir grūti saskatīt, kamēr problēma kļūst smaga, lokalizētu resnu sašaurināšanos testa laikā var noteikt, izmantojot digitālās attēlu korelācijas (DIC) sistēmas. Ražošanas apstākļos redzama „rieva” vai plānināšanās līnija paneļa virsmā ir skaidrs signāls, ka process atrodas uz plaisāšanas sliekšņa un nepieciešama nekavējoša korekcija.