Sakņu veidošanās dziļas velmēšanas stempelēšanā

Kad jūs velkat plakanu metāla заготовку uz trīsdimensiju formu, kaut kas ir jāmaina. Materiāls komprimējas, izstiepjas un plūst iekšā matricas dobumā. Kad šis process norit nepareizi, rodas sakņu veidošanās — viļņveidīgas nemierības, kas pasliktina jūsu detaļas izskatu un strukturālo integritāti. Šis defekts joprojām ir viena no ilgstošākajām problēmām blīvokļa formēšana , ietekmējot visu — no automobiļu ķermeņa paneliem līdz dzērienu skārda pudeļu ražošanai.

Sakņu veidošanās dziļas velmēšanas stempelēšanā būtībā ir vietēja izliekšanās forma. Tā rodas tad, kad spiedes spriegumi loksnes metālā pārsniedz materiāla spēju pretdarboties izplaknes virzienā notiekošai deformācijai. Rezultātā rodas lokas, viļņi vai rievainojumi, kas padara detaļas neizmantojamus vai prasa dārgas papildu operācijas to novēršanai.

Kas ir sakņu veidošanās dziļas velmēšanas stempelēšanā

Būtībā šis defekts ir nestabilitātes problēma. Kad saspiešanas rīks iedzen заготовку dieļa dobumā, flanča zona pieredz rādiālu stiepuma spriegumu, kas to velk iekšup, vienlaikus piedzīvojot apriņķa spiedes spriegumu, kamēr tā diametrs sarūk. Kad šis spiedes gredzenveida spriegums kļūst pārāk liels, loksne izliecas.

Vilnīšu veidošanās sākas tad, kad flanča apriņķa spiedes spriegums pārsniedz materiāla vietējo izliekšanās pretestību, liekot loksnē izliekties ārpus plaknes.

Šis mehāniskais princips skaidro, kāpēc plānākas loksnes vieglāk vilnī, nekā biezākas, un kāpēc dažas materiāla kvalitātes ir vairāk pakļautas šim defektam nekā citas. Blanks turētājs pieliek vertikālu spiedienu tieši, lai novērstu šo izliekšanās tendenci, taču pareizā līdzsvara atrašana ir patiesā inženierzinātniskā izmaiņa.

Flanča vilnīšu veidošanās vs. sienas vilnīšu veidošanās — divi atšķirīgi atteices režīmi

Ne visas rievas ir vienādas. Izpratne par to, kur tās veidojas, ir pirmais solis, lai tās novērstu. Materiālu apstrādes tehnoloģiju žurnāls šo defektu klasificē divos mehāniski atšķirīgos veidos:

• Flanča rievošanās notiek blanks plakanajā daļā, kas paliek starp blanka turētāju un matricu velkšanas laikā. Šajā zonā materiālam ievadoties, rodas tieša spiedes slodze.
• Sienas rievošanās attīstās velktajā sānu sienā vai kausa sienā pēc tam, kad materiāls ir pagājis pāri matricas locījuma rādiusam. Šī zona ir salīdzinoši neaizsargāta ar rīku, tāpēc tā ir vairāk pakļauta līkšanai pat zemākās slodzes.

Šiem diviem atteices veidiem ir viena un tā pati pamatcēlonis — spiedes apgabala spriegums, tomēr tiem jāpiemēro dažādas korektīvās darbības. Sienas rievainīšanās rodas daudz vieglāk nekā flanča rievainīšanās, jo sānu siena nepieredz tiešo ierobežojumu, ko nodrošina blanks turētājs. Sienas rievainīšanās novēršana, mainot blanks turētāja spēku, ir grūtāka, jo šis spēks galvenokārt ietekmē rādiālo stiepes spriegumu, nevis tieši ierobežo sienu.

Tāpēc šeit ir organizējošais jautājums, kas jāņem vērā, risinot problēmas: kur veidojas jūsu rievainījumi? Atbilde nosaka diagnostikas ceļu un to pasākumu kopumu, ko jums vajadzētu apsvērt. Rievainījums uz flanča malas norāda uz nepietiekamu blanks turētāja spēku vai pārāk lielu blanku. Rievainījums uz izvilktās sienas liecina par pārāk lielu punch-die atstarpi vai nepietiekamu sienas atbalstu. Šo problēmu apvienošana kā aizvietojamas noved pie laika izšķiešanas un turpināmām atkritumu rašanās.

Šajā rakstā mēs atgriezīsimies pie šīs atrašanās vietas pamatotās diagnostikas pieejas. Vai nu jūs strādājat tērauda konstrukciju ražošanā, vai arī precīzo metāla konstrukciju komponentu izgatavošanā, fizikas likumi paliek tie paši. Defekts norāda, kur jāmeklē; jūsu uzdevums ir saprast, ko tas jums pārnes.

Mehānismi, kuru dēļ rodas rievainība

Lai saprastu, kāpēc veidojas rievainība, jāapskata, kas notiek ar metālu vilkšanas gaitā. Iedomājieties заготовку kā gredzenveida riņķi, ko velk iekšupēji pret punch (vilktāju). Kad ārējais diametrs sarūk, arī riņķa līnijas garumam jāsamazinās. Šis materiāls ir jānovieto kaut kur, un, ja tas nevar plūst gludi, tas liecas uz augšu vai uz leju, veidojot rievainību.

Skan sarežģīti? Tas patiesībā ir vienkārši, kad to sadala sastāvdaļās. Atloks piedzīvo divus vienlaicīgi darbojošos, bet pretēji vērstos spriegumus: radiālais stiepes spriegums, kas velk materiālu uz matricas dobumu un apļveida spiedes saspīle, kas saspiež materiālu, kamēr tā perimetrs sarūk. Kad spiedes apļveidā saspīle pārsniedz loksnes spēju pretdarboties izliekumam ārpus plaknes, rodas liekšanās.

Spiedes apļveidā saspīle un liekšanās — mehāniskais galvenais iemesls

Iedomājieties, ka spiežat tukšu alumīnija skārda kārbu no augšas. Cilindriskā siena liecas uz āru, jo spiedes slodze pārsniedz plānās sienas pretestību šķērsvirziena novirzei. Tas pats princips attiecas arī uz malu dziļās velkšanas laikā, tikai šajā gadījumā spiedes iedarbība ir apļveidā, nevis ass virzienā.

Trīs ģeometriski un materiāla faktori nosaka, cik viegli loksne lieksies šīs spiedes saspīles ietekmē:

• Loksnes biezums: Plānākas loksnes liekas vieglāk, jo liekšanās pretestība ir proporcionāla biezuma kubam. Loksne, kuras biezums ir puse no sākotnējā, ir tikai viena astotā no sākotnējās liekšanās pretestības.
• Materiāla stingrums (elastības modulis): Augstāka moduļa materiāli elastīgāk pretojas elastīgai izliekšanai. Tāpēc aluminija sakausējumi, kuru elastības modulis ir aptuveni viena trešdaļa no tērauda elastības moduļa, principā ir vairāk pakļauti rievu veidošanai vienādā biezumā.
• Nepasūtītās malas platums: Attālums starp matricas atveri un заготовки malu nosaka, cik daudz materiāla ir brīvs izliekties. Plašāka nepasūtītā zona nozīmē zemāku izliekšanās pretestību, līdzīgi kā garāks stabs izliecas zem mazākas slodzes nekā īsāks stabs.

Pētījums no Ohaio Valstskola šo saistību eksperimentāli demonstrēja, izmantojot AA1100-O aluminija заготовkes. Kad blīvētāja spēks tika iestatīts uz nulli, mala gandrīz nekavējoties sāka rievoties pēc deformācijas uzsākšanas. Palielinot noturēšanas spēku, rievu veidošanās tika novēlota, un, kad tas pārsniedza kritisko robežvērtību, rievas tika pilnībā novērstas.

Kā materiāla īpašības ietekmē rievu veidošanās risku

Šeit jūsu materiāla datu lapa kļūst par diagnostikas rīku. Trīs īpašības tieši ietekmē materiāla reakciju uz spiedes slogojumiem, kas izraisa vīļošanos: plūstamības robeža, deformācijas stingrības eksponents (n-vērtība) un plastiskā anizotropija (r-vērtība).

Plūstamības robeža nosaka to sprieguma līmeni, pie kura sākas plastiskā deformācija. Materiāli ar zemāku plūstamības robežu agrāk nonāk plastiskajā plūsmā vilkšanas gaitā, kas patiesībā var palīdzēt pārdalīt spriegumu un novēlot izliekšanos. Eksperimentālie pētījumi par komerciāli tīriem alumīnija sakausējumiem parādīja, ka sakausējumi ar zemāku plūstamības spriegumu demonstrē labāku pretestību vīļošanai, ja citās īpašībās ir piemēroti nosacījumi.

N-vērtība vai deformācijas stingrības eksponents apraksta, cik ātri materiāls kļūst stiprāks, kad tas deformējas. Materiāli ar augstāku n-vērtību izkliedē deformāciju vienmērīgāk pa malu, nevis koncentrē deformāciju lokālās zonās. Šāda vienmērīga deformācijas izkliede samazina lokālās izliekšanās varbūtību. Kā skaidro žurnāls «MetalForming Magazine», darba stingrība, ko raksturo n-vērtība, samazina tendenci lokālai izvēršanai ļoti deformētās vietās. Tas pats princips attiecas arī uz rievotību: vienmērīgi stingrināmi materiāli pretojas lokālajām nestabilitātēm, kas izraisa izliekšanos.

R-vērtība vai plastiskā anizotropijas attiecība norāda, kā materiāls pretojas izpletināšanai salīdzinājumā ar deformāciju plaknē. Augstākas r-vērtības materiāli deformējas vairāk loksnes plaknē nekā caur tās biezumu. Tas ir svarīgi ripu veidošanās (vīļošanās) novēršanai, jo flanģa biezuma saglabāšana nodrošina noturību pret līkšanu visā vilkšanas cikla laikā. Materiāls, kas ātri izpletinās, zaudē spēju prenēties spiedes līkšanai, kamēr process turpinās.

Virziena saistības ir skaidras:

• Augstāka n-vērtība = vienmērīgāka deformācijas sadalījuma = labāka pretestība ripu veidošanās (vīļošanās)
• Augstāka r-vērtība = mazāka izpletināšanās = saglabāta noturība pret līkšanu visā vilkšanas cikla laikā
• Zemāka reibuma stiprība (ar pietiekamu n-vērtību) = agrāka plastiskā deformācija = labāka spriegumu pārdalīšana

Šīs attiecības izskaidro, kāpēc materiālu izvēle nav vienkārši saistīta ar izturību. Augstas izturības tērauds ar ierobežotu izstiepšanos un zemu n-vērtību patiesībā var būt vairāk pakļauts rievu veidošanai nekā zemākas izturības tērauda kvalitāte ar labākām formējamības īpašībām. Tas pats loģikas princips attiecas arī uz tērauda un alumīnija salīdzināšanu: pat tad, ja alumīnija metināšana vai savienošana nav problēma, alumīnija saklāju zemākais elastības modulis nozīmē, ka, lai novērstu rievu veidošanos, nepieciešami citi tehnoloģiskie risinājumi.

Kad šīs mehāniskās pamatnostādnes ir noteiktas, nākamais jautājums kļūst praktisks: kā vilkšanas attiecība un заготовки ģeometrija ietekmē to, kad un kur rodas rievu veidošanās?

Vilkšanas attiecība un заготовки ģeometrija kā rievu veidošanās mainīgie lielumi

Tagad, kad jūs saprotat spiedes sasprindzinājumus, kas izraisa rievu veidošanos, nākamais jautājums ir praktisks: cik daudz materiāla jūs patiesībā varat izvilkt, pirms šie sasprindzinājumi kļūst nekontrolējami? Atbilde slēpjas divos savstarpēji saistītos mainīgajos lielumos, kurus daudzi inženieri ignorē līdz problēmām parādās ražošanas telpā: izvilkšanas attiecība un заготовки ģeometrija .

Iedomājieties, ka mēģināt vilkt lielu apaļu galdautu caur mazu gredzenu. Jo vairāk auduma jūs sākatot ar attiecībā pret gredzena diametru, jo vairāk materiāls sakrīt kopā un lokās. Dziļā izvilkšana darbojas tāpat. Jūsu sākotnējā заготовки izmēra un galīgā dūres diametra attiecība nosaka, cik daudz apļveida spiedes malai jāuzņem un vai šī spiede paliek iekšā kontrolējamās robežās vai izraisa locīšanos.

Izvilkšanas attiecība un tās ietekme uz rievu veidošanās sākumu

Laiks robežizvilkšanas attiecība (LDR) definē maksimālo blīvuma diametra attiecību pret iegriezuma diametru, kuru var veiksmīgi iegriezt bez bojājumiem. Kad šo slieksni pārsniedz, apmali apspiežamā materiāla tilpums kļūst pārāk liels. Rezultējošais riņķveida spriegums pārspēj loksnes noturību pret izliekšanos, un rodas rievainība neatkarīgi no tā, cik lielu blīvuma turētāja spēku pielieto.

Šis ir svarīgi tāpēc: jo lielāka ir iegriezuma attiecība, jo vairāk materiāla jāpārvieto iekšupē katrā gaitā. Šis papildu materiāls rada lielāku apkārtējo spiedienu apmalē. Ja iegriezuma iegriezuma diametrs ir pietiekami liels salīdzinājumā ar blīvuma malu, spiediens paliek ierobežots un materiāls plūst gludi. Tomēr, ja blīvums ir pārāk liels salīdzinājumā ar iegriezuma diametru, liekais spiediens rada pretestību plūsmai, kuru process nevar pārvarēt.

Spēka vērtība, kas nepieciešama materiāla ievilkšanai matricā, palielinās kopā ar vilkšanas attiecību. Kādā brīdī rādiālā stiepšanas spriedze, kas nepieciešama, lai pārvarētu flanģa spiedi, pārsniedz to, ko materiāls var izturēt, nekļūstot pārmērīgi tievs vai nesaplīstot pie puncha galviņas. Tomēr pirms šīs plīšanas robežas parasti vispirms parādās rievainība, jo flanģis lokaies pārmērīgā spiediena ietekmē.

Tāpēc ir kritiski svarīgi aprēķināt заготовки izmēru, izmantojot virsmas laukuma metodes, nevis lineāros mērījumus. Noapaļota kausa forma, ko veido galvenokārt kompresija, prasa заготовki diametru, kas ievērojami mazāks par lineāro attālumu caur gatavo detaļu. Pārvērtējot заготовki izmēru, balstoties uz detaļas izmēriem, nevis uz materiāla plūsmas prasībām, ir viena no visbiežāk sastopamajām rievainības problēmu cēlonēm.

Заготовки formas optimizācija, lai kontrolētu materiāla plūsmu

Apļveida kausiem blīvuma un izgriezuma attiecība ir vienkārša. Bet kas notiek, ja veido taisnstūra kastes, konturētus panelus vai asimetriskas formas? Šeit blīvuma formas optimizācija kļūst par spēcīgu rīku, lai kontrolētu rievu veidošanos, un šeit daudzas stempelēšanas operācijas atstāj potenciālu neizmantotu.

Pētījumi, kas publicēti žurnālā International Journal of Advanced Manufacturing Technology pierāda, ka taisnstūra detaļām sākotnējā blīvuma formas optimizācija samazina atkritumus un uzlabo formēšanas efektivitāti. Pētījumā konstatēts, ka anizotropisko materiāla īpašību iekļaušana blīvuma optimizācijā samazināja kontūras kļūdu no 6,3 mm līdz 5,6 mm, sasniedzot kopējo kļūdu zem 4 procentiem.

Princips ir vienkāršs: neapļveida заготовки nesimetriskiem detaļām kontrolē, cik daudz materiāla iekļūst matricā katrā vietā. Formas заготовka, kas seko trieciena vāka atvēruma līnijai, plūst brīvāk nekā taisnstūra vai trapecveida заготовka ar lieku materiālu stūros. Kā skaidro FormingWorld, papildu materiāls ārpus stūru vilkšanas reģioniem ierobežo materiāla plūsmu, kamēr заготовka, kuras forma atbilst detaļas ģeometrijai, plūst brīvāk.

Apsveriet B-kolonnu vai līdzīgu automobiļu strukturālu komponentu. Trapecveida griezta заготовka var būt lētāka ražošanai, jo tai nav nepieciešama speciāla заготовku griešanas matrica. Tomēr papildu materiāls stūru reģionos rada papildu pretestību metāla plūsmai. Formas заготовka tuvāk seko trieciena vāka atvērumam, samazinot pretestību un ļaujot materiālam vieglāk plūst stūros, uzlabojot formējamību un samazinot rievu veidošanās risku.

Pārāk lieli заготовки ir bieža rievu veidošanās iemesls, ko ražošanas komandas reizēm neievēro. Kad заготовка ir lielāka, nekā paredzēts, materiāls mazāk efektīvi plūst stūros un ir lielāka saskare ar turētāju. Tas palielina gan заготовku turētāja spēka, gan berzes ierobežojumu. Rezultātā flančā rodas lielāks spiedes stresses un palielinās rievu veidošanās tendence. Otrādi, pārāk mazas заготовki var pārāk viegli plūst, samazinot vēlamo izstiepšanos un potenciāli slīdot cauri vilcēm pirms sasniegšanas zemākajā pozīcijā.

Vairāki заготовku ģeometrijas faktori tieši ietekmē rievu veidošanās risku:

• Заготовku diametrs attiecībā pret punch diametru: Augstākas attiecības nozīmē vairāk materiāla spiedē un lielāku rievu veidošanās tendenci. Ievērojiet LDR (limiting drawing ratio) jūsu materiāla klases robežvērtību.
• Заготовku formas simetrija salīdzinājumā ar detaļas ģeometriju: Formas заготовki, kas atkārto punch atveres kontūras, samazina lieko materiālu augstspiedes zonās.
• Stūra materiāla tilpums taisnstūrveida заготовkās: Stūros rodas lielāka spiedes deformācija nekā taisnās malās. Pārmērīgs stūra materiāls pastiprina šo efektu.
• Aplieces platuma vienmērīgums: Neviendabīgs aplieces platums rada nevienmērīgu spiedes sadalījumu, kas izraisa lokšņu lokšņošanos platas zonās.

Iepriekšējās formēšanas operācijās radītais darba cietinājums arī ietekmē to, kā заготовkas reaģē uz spiedi. Ja materiāls jau ir deformācijas cietinājies iepriekšējā apstrādē, tā spēja vienmērīgi deformēties samazinās. Tas var sašaurināt starpību starp lokšņošanās sākumu un plīsumu, padarot заготовku ģeometrijas optimizāciju vēl svarīgāku daudzstāžu operācijām.

Praktiskā atziņa? Tukšās plāksnes ģeometrija nav tikai materiāla izmantošanas jautājums. Tā tieši kontrolē spiedes slogojuma sadalījumu jūsu flančā un nosaka, vai jūsu process darbojas droši zem rievu veidošanās sliekšņa vai pastāvīgi cīnās ar izliekšanās defektiem.

Rievu veidošanu kontrolējošie vai izraisošie rīku parametri

Jūs esat optimizējis tukšās plāksnes ģeometriju un izvēlējies materiālu ar labvēlīgām deformācijas īpašībām. Ko tagad? Pati rīku sistēma kļūst par jūsu galveno kontroles mehānismu, lai pārvaldītu rievu veidošanos faktiskās formēšanas operācijas laikā. Katrs jūsu iestatītais parametrs — no blanks turētāja spēka līdz matricas rādiusa ģeometrijai — tieši ietekmē to, vai jūsu flančs izliecas vai gludi plūst iekšā matricas dobumā.

Šeit ir izaicinājums, ar kuru saskaras lielākā daļa inženieru: tie paši pielāgojumi, kas novērš rievu veidošanos, var izraisīt plīsumus, ja tos pārspīlē. Tas nav vienvirziena optimizācijas uzdevums. Tas ir līdzsvara akts, kur katrs rīku parametrs atrodas spektrā starp divām atteices formām. Izpratne par to, kur jūsu process atrodas šajā spektrā, un par to, kā pa to pārvietoties, nosaka, vai ražošana būs stabila vai pastāvīgi rastos kvalitātes problēmas.

Blanks turētāja spēks — rievu veidošanās un plīsumu līdzsvarošana

Blanks turētāja spēks (BHF) ir galvenais regulēšanas parametrs flanča rievu veidošanās novēršanai. Blanks turētājs izdara vertikālu spiedienu uz flanču, radot berzi, kas ierobežo materiāla plūsmu un rada radiālo stiepes spriegumu loksnē. Šis spriegums kompensē apļveida spiedes spriegumu, kas izraisa loka deformāciju.

Ja BHF ir pārāk zems, flančam trūkst pietiekamas ierobežošanas. Spiedes apļveida spriegums pārsniedz loksnēs loka deformācijas pretestību, un veidojas rievas. Kad Ražotājs piezīmes: nepietiekams blanks turētāja spiediens ļauj metālam rūpēties, kad tas tiek pakļauts spiedienam, un rūpēts metāls rada pretestību plūsmai, īpaši tad, ja tas ir iekļuvis sānu sienā.

Ja BHF ir pārāk augsts, rodas pretēja problēma. Pārmērīgais spiediens ierobežo metāla plūsmu iekšup, liekot materiālam izstiepties, nevis vilkties. Šis izstiepšanās izraisa loksnes izpletumu uz punca galvas rādiusā, kas galu galā var izraisīt plaisas. Tas pats avots uzsvēr, ka pārmērīgs blanka turētāja spiediens ierobežo metāla plūsmu, liekot metālam izstiepties, kas var izraisīt plaisu.

Praktiskā nozīme? BHF jābūt pietiekami augstam, lai novērstu locīšanos, bet pietiekami zemam, lai ļautu materiālam plūst. Šis diapazons atkarīgs no materiāla klases, loksnes biezuma un vilkšanas dziļuma. Materiāliem ar ierobežotu izstiepšanos, piemēram, jaunākajiem augstas izturības tēraudiem, šis diapazons krietni sašaurinās. Jums ir mazāk vietas kļūdām, pirms pārejas no rūpēšanās zonas uz plaisāšanās zonu.

Spiediena izvietojums ir tikpat svarīgs kā kopējais spēks. Nepietiekami uzturēti preses spilveni vai bojāti spilvena uzgali rada nevienmērīgu spiedienu uz blanks turētāja virsmas. Tas izraisa lokālu pārmērīgu ierobežojumu dažās vietās un nepietiekamu ierobežojumu citviet, radot gan rievu, gan plaisu vienā un tajā pašā detaļā. Izlīdzinātāji palīdz uzturēt norādīto attālumu starp matricas virsmu un blanks turētāju neatkarīgi no spiediena svārstībām, taču tiem nepieciešama regulāra kalibrēšana, lai darbotos pareizi.

Matricas rādiuss, urbja rādiuss, atstarpe un velkšanas ripas dizains

Papildus BHF četri papildu rīku parametri tieši ietekmē rievu veidošanos: matricas ieejas rādiuss, urbja galvas rādiuss, urbja–matricas atstarpe un velkšanas ripas dizains. Katrs no tiem piedāvā savu kompromisu starp rievu un plaisu risku.

Matricas ieejas rādiuss nosaka, cik strauji materiāls liecas, pārejot no plāksnes malas uz izvilktās sienas. Lielāks rādiuss samazina liekšanas intensitāti, tādējādi pazeminot izvilkšanas spēku un plaisāšanas risku. Tomēr tas arī palielina neatbalstīto plāksnes malas laukumu starp blanks turētāja malu un matricas atveri. Šis lielākais neatbalstītais laukums ir mazāk noturīgs pret lūzumu, palielinot vīļu veidošanās tendenci. Mazāks matricas rādiuss efektīvāk ierobežo materiāla kustību, taču koncentrē spriegumu liekuma vietā, palielinot plaisāšanas risku. Toledo Metal Spinning skaidro, ka, ja matricas rādiuss ir pārāk mazs, materiāls neplūst viegli, kas izraisa izstiepšanos un plaisāšanu. Ja matricas rādiuss ir pārāk liels, materiāls pēc pieķeršanās punkta veido vīļus.

Dūres deguna rādiuss seko līdzīgai loģikai. Liels dūres rādiuss izkliedē deformācijas spriegumu uz plašāku virsmu, samazinot vietējo biezuma samazināšanos un pārtraukuma risku. Tomēr tas arī ļauj vairāk materiāla palikt neatbalstītam sākotnējā ievilktā gaitā, kas potenciāli palielina raupjumu veidošanos pārejas zonā starp dūres kontaktu un matricas ieeju.

Rīku atstarpe starp dūri un matricu ir faktors, kas ietekmē sienas raupjumus, nevis malas raupjumus. Kad atstarpe pārsniedz materiāla biezumu par pārāk lielu lielumu, ievilktā siena nesaņem pietiekamu horizontālu atbalstu. Tas ļauj sānu sienai lokoties neatkarīgi no malas stāvokļa, radot sienas raupjumus pat tad, ja mala paliek bez raupjiem. Pareiza atstarpe parasti tiek norādīta kā procentuālā daļa virs nominālā loksnes biezuma, ņemot vērā materiāla biezuma palielināšanos, kas notiek ievilktā laikā.

Vilktas līnijas nodrošina precīzu regulēšanu, ko vienmērīga BHF regulēšana nevar nodrošināt. Šīs izvirzītās iezīmes matricas virsmā vai blanks turētājā rada lokālu ierobežojošu spēku, liecot un atliecot loksni, kad tā plūst garām. Pētījumi Oaklandas universitātē parādīja, ka vilktas līnijas ierobežojošo spēku var mainīt aptuveni četrkārši, vienkārši mainot līnijas iedziļināšanas dziļumu. Tas dod matricu konstruktōriem būtisku elastību materiāla plūsmas sadalījuma regulēšanai ap blanka perimetru, nevienmērīgi nepalielinot BHF visā flanča virsmā.

Stratēģiski novietotas vilkšanas ripas risina lokālas rievu problēmas, kurām nevar palīdzēt vispārējā BHF regulēšana. Taisnstūrveida detaļās, kur stūriem ir lielāka spiedes slodze nekā taisnajām malām, vilkšanas ripas stūru vietās palielina lokālo ierobežojumu, neierobežojot pārmērīgi taisnās daļas. Kad tiek izmantotas vilkšanas ripas, saistītā spēka (BHF) vērtība, kas nepieciešama, lai sasniegtu vajadzīgo ierobežojošo spēku, ir ievērojami zemāka, tādējādi mazākas spiedes iekārtas jauda var nodrošināt līdzvērtīgu metāla kontroli.

Rīku parametrs	Ietekme uz rievām	Ietekme uz plīsumiem	Regulēšana, lai samazinātu rievas
Atloka turētāja spēks (BHF)	Zems BHF ļauj atlocījuma locīšanos	Augsts BHF ierobežo materiāla plūsmu un izraisa plīsumus	Palielināt BHF ietvaros, kas paredzēti plīsumiem
Ieejas rādiuss matricā	Liels rādiuss palielina neatbalstīto platību	Mazs rādiuss koncentrē spriegumu	Samazināt rādiusu, vienlaikus uzraudzot plaisošanu
Spraudņa deguna rādiuss	Lielais rādiuss samazina atbalstu sākumstadijā	Mazais rādiuss izraisa lokālu biezuma samazināšanos	Līdzsvars balstīts uz velkšanas dziļumu
Puncis–matrica sprauga	Pārmērīgi liela sprauga ļauj sienas locīšanos	Nepietiekama sprauga izraisa izgludināšanas spriegumu	Samazināt spraugu, lai atbalstītu sienu
Velkšanas ripas iedziļinājums	Virsējiskas ripas nodrošina nepietiekamu ierobežojumu	Dziļās ripas pārāk stipri ierobežo plūsmu	Palieliniet iedziļinājumu lokšņu veidošanai uzvērīgajās zonās

Galvenais secinājums no šīs tabulas ir tas, ka katrs parametra pielāgojums saistīts ar kompromisu. Virzoties vienā virzienā, tiek samazināta lokšņu veidošanās iespēja, bet palielinās plīsumu risks. Virzoties pretējā virzienā, notiek pretējs process. Veiksmīga matricas izstrāde prasa atrast darba režīmu, kurā abas atteices novēršanas iespējas, un šis režīms atkarīgs no materiāla, ģeometrijas un vilkšanas intensitātes.

Šo rīku attiecību izpratne sagatavo jūs nākamajam izaicinājumam: atzīt, ka dažādi materiāli reaģē citādāk uz vienu un to pašu rīku iestatījumu. Matrica, kas optimizēta mīkstajam tēraudam, var izraisīt lokšņu veidošanos alumīnijā vai plīsumus augstas izturības tēraudā bez parametru pielāgošanas.

Lokšņu veidošanās uzvedība visbiežāk lietotajos stempļošanas materiālos

Matrica, kas darbojas nevainojami ar mīksto tēraudu, var ražot vājīgus izstrādājumus jau tad, kad pārslēdzaties uz alumīniju. Kāpēc? Jo tie paši rīku parametri mijiedarbojas citādi ar katras materiāla mehāniskajām īpašībām. Ir būtiski saprast, kā atšķiras plūstamības robeža, elastības modulis un deformācijas stingrības uzvedība starp visbiežāk lietotajiem stempļošanas materiāliem, lai prognozētu vājību risku un attiecīgi pielāgotu savu procesu.

Zemāk esošā tabula salīdzina vājību uzvedību sešās materiālu grupās, ko visbiežāk izmanto dziļās velmēšanas operācijās. Katrs novērtējums atspoguļo, kā materiāla iekšējās īpašības ietekmē pretestību lieces deformācijai spiedes sprieguma ietekmē uz malas joslu.

Vājības tendence pēc materiāla klases

Materiāls	Rievu veidošanās tendence	Ieteicamā blakus spiediena spēka (BHF) pieeja	Galvenās procesa jutības	Deformācijas stingrības uzvedība
Maigs tērauds (DC04, SPCC)	Zema	Vidēja, stabila visā gaitā	Pielaidīga; plašs procesa logs	Vidējs n-vērtības rādītājs; pakāpeniski stingrinās
HSLA tērauda	Zema līdz vidējā	Vidēja līdz augsta; jāuzrauga plīsums	Augstāka izturība pret deformāciju sašaurina BHF logu	Zemāks n-vērtības rādītājs nekā mīkstajam tēraudam
AHSS (DP, TRIP klases)	Vidēja līdz augsta	Augsta sākotnējā BHF; mainīga stempļa gaitas laikā	Ierobežota izstiepšanās; šaurs logs starp rievu veidošanos un pārtraukšanos	Augsta sākotnējā izturība pret deformāciju; ierobežota darba cietināšanas spēja
Alumīnijs 5xxx sērija	Augsts	Zemāks nekā tēraudam; nepieciešama precīza regulēšana	Zems elastības modulis; jutīgs pret velkšanas ātrumu	Vidēja n-vērtība; deformācijas laikā notiek strādājošās cietināšanas process
Alumīnija saklājumi 6xxx sērijā	Augsts	Zemāks nekā tērauda; atkarīgs no termiskās apstrādes	Termiski apstrādājami; formējamība mainās atkarībā no termiskās apstrādes stāvokļa	Zemāks n-vērtība nekā 5xxx saklājumiem; mazāk vienmērīga sacietēšana
Nerūsējošais tērauds 304	VIDĒJS	Augsts; jāpalielina caur vilciena gaitu	Ātra darba sacietēšana; augsta berze; jutīgs pret ātrumu	Ļoti augsta n-vērtība; intensīvi sacietē

Iepriekš minētās novērtējuma vērtības atspoguļo, kā katras materiāla īpašības mijiedarbojas ar spiedes spriegumiem, kas izraisa līkšanu. Apskatīsim, kāpēc šīs atšķirības praksē ir būtiskas.

Kāpēc alumīnijam un AHSS nepieciešami dažādi tehnoloģiskie pieejas veidi

Alumīnija saklājumi rada unikālu izaicinājumu, jo tiem piemīt zems elastības modulis. Tēraudam elastības modulis ir aptuveni 200 GPa, kamēr alumīnijam tas ir aptuveni 70 GPa. Tas nozīmē, ka alumīnijam ir aptuveni viena trešdaļa mazāka iebūvētā stingrība salīdzinājumā ar tēraudu. Tā kā līkšanas pretestība tieši atkarīga no materiāla stingrības, vienāda biezuma alumīnija loksne spiedes slodzes ietekmē līkst daudz vieglāk nekā tērauds.

Šis zemākais līkšanas pretestības līmenis izskaidro, kāpēc aluminija rīcība dziļās velkšanas laikā atšķiras no nerūsējošā tērauda rīcības. Atšķirībā no nerūsējošā tērauda, kurš spēj plūst un pārdalīt savu biezumu zem spēka iedarbības, aluminiju nevar pārvelkt vai pārmērīgi deformēt. Materiāls deformējas lokāli ar ierobežotu izstiepšanos, nepiedāvājot to izstiepšanas sadalījumu, ko piedāvā tērauds. Veiksmīga aluminija velkšana ir atkarīga no pareizā velkšanas attiecības uzturēšanas un precīzā izstiepšanas, kompresijas un blīvējuma turētāja spēka līdzsvarošanas.

5xxx sērijas alumīnija sakausējumi (piemēram, 5052 un 5182) piedāvā labāku formējamību nekā 6xxx sērijas sakausējumu kvalitātes, jo tiem ir augstāks n-vērtības rādītājs. Šis deformācijas cietināšanas eksponents ļauj 5xxx sakausējumiem vienmērīgāk izkliedēt deformāciju pa atloci, tādējādi novēršot lokalizētas izliekšanās parādīšanos. 6xxx sērijas sakausējumi (piemēram, 6061 un 6063), lai arī pēc termiskās apstrādes piedāvā lielisku izturību, savā atkausētajā stāvoklī ir zemākas n-vērtības. Tas padara tos vairāk uzņēmīgus pret lokalizētu deformāciju koncentrāciju un agrāku rievu veidošanos.

Uzlabotās augstas izturības tēraudi rada pretēju problēmu. AHSS kvalitātes, piemēram, divfāžu (DP) un transformācijas izraisītās plastiskuma (TRIP) tēraudi, ir ar augstu elastības robežu, kas bieži pārsniedz 500 MPa. Šī augstā elastības robeža nozīmē, ka materiāls pretojas plastiskajai deformācijai, tāpēc, lai novērstu rievu veidošanos, nepieciešams lielāks BHF. Tomēr AHSS kvalitātēm ir arī ierobežota kopējā izstiepšanās salīdzinājumā ar mīksto tēraudu. Kā norāda žurnāls "The Fabricator", rievu veidošanās, plīsumi un atgriešanās (springback), kas rodas AHSS apstrādes laikā, rada problēmas visā piegādes ķēdē.

Praktiskais rezultāts? AHSS dramatiski sašaurina BHF logu. Lai novērstu rievu veidošanos, nepieciešams lielāks spēks, taču materiāls plīst zemākās deformācijas līmenī nekā mīkstais tērauds. Tas atstāj mazāku kļūdu pieļaujamības robežu. Servopreses tehnoloģija ar programmējamām spēka profilēm palīdz risināt šo problēmu, ļaujot presētājiem mainīt spilvena spēku visā gaitā — pielietojot stingru ierobežošanu tur, kur tas nepieciešams, un samazinot to tur, kur palielinās plīsuma risks.

Nerūsējošais tērauds 304 ievieš vēl vienu mainīgo lielumu: ātru darba sacietēšanu. Šī austenītiskā kvalitāte ir ļoti augsta n-vērtība, kas nozīmē, ka tā stiprināsies strauji, deformējoties. Nerūsējošais tērauds sacietē darbā ātrāk nekā oglekļa tērauds, tāpēc tā izstiepšanai un formēšanai nepieciešams gandrīz divreiz lielāks spiediens. Hroma oksīda virsmas plēve arī palielina berzi formēšanas laikā, tāpēc rīku virsmām jābūt precīzi pārklātām un smērātām.

Ko tas nozīmē rievu veidošanai? Ātra darba sacietēšana patiesībā palīdz pretdarboties loka veidošanai, kamēr notiek dziļuma vilkšana, jo materiāls nepārtraukti kļūst stingrāks. Tomēr augstā berze un spiediena prasības nozīmē, ka BHF (blīvēšanas spēks) jāpalielina pa visu vilkšanas ciklu, lai saglabātu kontroli. Ja BHF paliek nemainīgs, sākumā vilkšanas cikla laikā var veidoties rievas, bet beigās — materiāls var saplīst. Jo smagāka ir vilkšana, jo lēnāk tai jānotiek, lai ņemtu vērā šos faktorus.

Šeit ir svarīga arī sakarība starp izturību pret nobīdi un izturību pret deformāciju. Materiāli ar zemāku sākotnējo izturību pret deformāciju agrāk ieej plastiskajā plūsmā, kas ļauj spriegumu pārdalīšanos pirms sākas loka veidošanās. Materiāli ar augstāku izturību pret deformāciju šo agrīno plūsmu pretojas, koncentrējot spriegumu lokālos apgabalos, kur loka veidošanās var sākties pirms materiāls vienmērīgi zaudē izturību.

Tas attiecas arī uz vadiem EDM grieztām заготовкам vai precīzi apstrādātiem detaļām, kur malu kvalitāte ietekmē materiāla plūsmu; šajā gadījumā materiālu atšķirības kļūst vēl izteiktākas. Tīra mala plūst prognozējamāk nekā sagriezta mala ar darbības cietinātiem malu uzraudzījumiem, un šis efekts atkarīgs no materiāla klases.

Galvenais secinājums? Procesa parametrus nevar pārnest tieši no viena materiāla uz citu. Matrica, kas ir optimizēta mīkstajam tēraudam, visticamāk radīs rievotas deformācijas alumīnijā un var izraisīt AHSS plaisāšanu. Katrai materiālu grupai nepieciešama savstarpēji atšķirīga BHF stratēģija, velkšanas ātruma optimizācija un smērēšanas pieeja. Šo materiālspecifisko uzvedību izpratne pirms veidgabalu izgatavošanas ietaupa ievērojamu laiku un izmaksas matricu testēšanas laikā.

Kad materiāla uzvedība ir saprasta, nākamais jautājums kļūst ģeometrisks: kā daļas forma ietekmē rievoto deformāciju veidošanās vietu un iemeslus?

Kā daļas ģeometrija ietekmē rievoto deformāciju veidošanās vietu un iemeslus

Jūs esat izvēlējušies piemērotu materiālu un precīzi iestatījuši veidgabalu parametrus. Tomēr ir kaut kas, ko daudzi inženieri atklāj grūtā ceļā: process, kas ideāli darbojas cilindriskām kausveida daļām, var pilnībā neizdoties, ja to pielieto taisnstūrveida kastēm vai koniskām apvalkiem. Daļas ģeometrija pamatīgi maina rievoto deformāciju veidošanās vietu, to veidošanās iemeslus un arī to, kuras korektīvās darbības patiešām ir efektīvas.

Padomājiet par to šādi. Cilindriskai kausam ir vienmērīga simetrija visā tā perimetra garumā. Materiāls plūst iekšup vienmērīgi no visām pusēm, un spiedes sastāvība vienmērīgi izplatās pa visu flanču. Taisnstūra kaste? Pilnīgi cita lieta. Stūriem rodas radikāli atšķirīgi sastāvības apstākļi nekā taisnajām malām. Koniska čaula? Neatbalstītā sienas zona starp puncu un matricu rada rievu veidošanās risku, ko nevar novērst ar flančiem koncentrētiem kontroliem.

Šo ģeometrijai specifisko mehāniku izpratne ir būtiska, lai pareizi diagnosticētu problēmas un piemērotu atbilstošus risinājumus.

Cilindriskas, taisnstūra un koniskas detaļas — dažāda rievu veidošanās mehānika

Cilindriskām kausiem rievainīšanās notiek paredzamā veidā. Defekts ir simetrisks un galvenokārt saistīts ar malas daļu. Kā izskaidro žurnāls "The Fabricator", cilindrs sākumā ir vienkāršs apaļš заготовка, un, lai lielāka diametra заготовka pārvērstos mazāka diametra cilindra formā, tai jāsaplacinās radiāli. Metāls vienlaikus plūst uz iekšu pret centrālo līniju un saplacinās kopā. Kontrolēta saplacināšanās rezultātā rodas plakana mala; nekontrolēta saplacināšanās izraisa smagu rievainīšanos.

Galvenie regulēšanas parametri cilindriskām detaļām ir заготовkas turētāja spēks un vilkšanas attiecība. Tā kā spriegumu sadalījums ir vienmērīgs, globāla заготовkas turētāja spēka (BHF) pielāgošana darbojas efektīvi. Ja parādās rievainīšanās, parasti problēmu risina, palielinot заготовkas turētāja spēku visā malas daļā, ja vien šis spēks paliek zem plīšanas sliekšņa. Vilkšanas attiecība nosaka, cik daudz saplacināšanās jāuzņem malas daļai, tāpēc, ja saglabājas ierobežotā vilkšanas attiecībā materiālam, tiek novērsta kompresijas pārslodze.

Taisnstūra un kvadrātveida kastītes daļas ievieš asimetriju, kas maina visu. Kvadrātveida izvilkuma stūri būtībā ir viena ceturtdaļa no apaļa izvilkuma, pieredzot radiālu kompresiju, kas līdzīga cilindriskām kausiem. Tomēr taisnās malas uzvedas citādi. Kā norāda tas pats avots, izvilktais kastes sienas piedzīvo liekšanās un iztaisnošanās deformāciju ar ļoti mazu vai vispār bez kompresijas. Metāls plūst iekšup ar ļoti mazu pretestību gar taisnajām daļām.

Šī asimetrija rada kritisku problēmu: stūru reģioniem rodas lielāka kompresijas slodze nekā taisnajām malām, tādēļ stūru rievu veidošanās ir galvenā problēma. Ja pārāk daudz metāla virsmas laukuma tiek piespiests radiālā kompresijā stūros, tas izraisa lielu plūsmas pretestību, kas noved pie pārmērīgas izstiepšanās un iespējamas sadalīšanās. Stūriem vēlas rievoties, bet malām — brīvi plūst.

Galvenie rīki taisnstūrveida detaļām ir velkšanas aizbīdņi stūros un izgriezuma formas optimizācija. Velkšanas aizbīdņi palielina vietējo ierobežojošo spēku stūru vietās, neierobežojot pārmērīgi taisnās sekcijas. Izgriezuma formas optimizācija samazina lieko materiālu stūru reģionos. Kad kvadrātveida izgriezumu izmanto kvadrātveida korpusa izgatavošanai, apsveriet iespēju to novietot 45 grādu leņķī attiecībā pret detaļas orientāciju. Tas nodrošina lielāku pretestību plūsmai sānu daļās, kur vēlamā lielāka sasprindzinājuma, un mazāk materiāla stūros, lai palīdzētu maksimāli uzlabot plūsmu radiālajā profilā.

Konusveida korpusi rada vēl vienu izaicinājumu. Rakstā žurnālā «MetalForming» skaidro, ka dziļā velkšana konusveida formās ir ievērojami grūtāka nekā cilindrisku kausu izgatavošana, jo deformācija nav ierobežota tikai ar atloka zonu. Šādām formām deformācija notiek arī nesaturošajā reģionā starp matricu un puncha virsmu, kur spiedes spriegumi var izraisīt vilnainību.

Rievu veidošanās apraksta izstiepuma veidojamās rievas, kas veidojas заготовки ķermenī, atšķirībā no vilkšanas rievām, kas rodas заготовki malā. Tas ir sienas rievu veidošanās, nevis flanča rievu veidošanās, un tam nepieciešami citi risinājumi. Koniskās vilkšanas gadījumā nesaturošā siena starp puncu un matricu ir liela, tādēļ sienas rievu veidošanās ir dominējošais process. Rievu veidošanos jānovērš, jo šīs rievas parasti nav iespējams novērst.

Koniskiem korpusiem loksnes biezuma un заготовki diametra attiecība (t/D) ietekmē robežvilciena attiecību vairāk nekā kausa vilkšanas gadījumā. Ja t/D ir lielāka par 0,25, parasti iespējama viena vilkšana ar nominālo blīvētāja spiedienu. Ja t/D ir starp 0,15 un 0,25, viena vilkšana var būt vēl iespējama, taču tam nepieciešams daudz augstāks blīvētāja spiediens. Ja t/D ir mazāka par 0,15, заготовke kļūst ļoti uzņēmīga pret rievu veidošanos, un nepieciešamas vairākas vilkšanas redukcijas.

Sarežģīti izliekti paneli, kas bieži tiek izmantoti automašīnu korpusu lietojumos, apvieno visu šo ģeometriju elementus. Rievu veidošanās ir ģeometrijai specifiska un atkarīga no atrašanās vietas, mainoties pa daļas virsmu atkarībā no vietējās liekuma, velkšanas dziļuma un materiāla plūsmas raksturlielumiem. Šādām daļām parasti nepieciešama deformācijas simulācija, lai prognozētu, kur veidosies rievas, un kuri tehnoloģiskie pielāgojumi būs efektīvi.

Šeit ir ģeometrijai specifiskas rievu veidošanās apsvērumi katram daļu tipam:

• Cilindriskas kausi: Rievu veidošanās ir simetriska un dominējoša flanča reģionā. Galvenie regulēšanas parametri ir blīvēšanas spēks (BHF) un velkšanas attiecība. Globāls BHF pielāgojums ir efektīvs. Ievērojiet materiāla klases noteikto maksimālo velkšanas attiecību (LDR).
• Taisnstūrveida\/kastveida daļas: Stūru reģioniem raksturīgs augstāks spiedes spriegums nekā taisnajām malām. Galvenais risks ir stūru rievu veidošanās. Izmantojiet velkšanas ripas stūros un optimizējiet заготовки formu, lai samazinātu stūru materiāla apjomu. Apsveriet 45 grādu заготовки orientāciju.
• Konusveida apvalkām: Liels neatbalstīts sienas laukums rada sienu rievu veidošanos (raupēšanos) kā dominējošo deformācijas veidu. t/D attiecība kritiski ietekmē raupēšanās uzņēmību. Salīdzinoši plānas заготовки attiecībā pret diametru prasa vairākas vilkšanas redukcijas vai starpposma atbalsta gredzenus.
• Sarežģīti konturēti paneli: Raupēšanās ir atkarīga no atrašanās vietas un īpaša ģeometrijas. Raupēšanās vietu prognozēšanai nepieciešama simulācija. Vietējā BHF mainīgums un vilkšanas lentes novietojums jāpielāgo konkrētajām riska zonām.

Daļējas vilkšanas un starpposma atkausēšanas ietekme

Tad, kad viena vilkšanas operācija nevar sasniegt nepieciešamo dziļumu bez raupēšanās vai pārplīšanas, nepieciešamas daudzposmu vilkšanas secības. Tas ir īpaši raksturīgi dziļiem konusveida apvalkiem, stipri sašaurinātām formām un detaļām, kurām nepieciešamas kopējās redukcijas, kas pārsniedz to, ko var nodrošināt ar vienu vilkšanas ciklu.

Veiksmīgi izvilkt ļoti koniskas čaulas ar augstuma un diametra attiecību, kas pārsniedz 0,70, prasa pakāpju veida kausa pieeju. Dziļās vilkšanas pakāpju veida kausi pamatā imitē cilindrisku kausa vilkšanu, kur katras blakusesošās pakāpes vilkšanas samazinājums atbilst attiecīgajiem kausa diametriem. Pārvilkšanas operācija tiek apturēta daļēji, lai izveidotu attiecīgo pakāpi, pēc tam šī pakāpe tiek izvilkta konusveidīgā formā galīgajās pārvilkšanas operācijās.

Tomēr šeit rodas problēma: katrs vilkšanas posms materiālā uzkrāj spriegumu. Aukstā apstrāde pirmajā vilkšanas posmā palielina dislokāciju blīvumu un samazina materiāla izstiepjamību. Otrajā vai trešajā vilkšanas posmā materiāls var būt tik stipri deformējies, ka vairs nevar vienmērīgi deformēties. Šis uzkrātais sprieguma cietējums sašaurina starpību starp rievu veidošanos un plīsumu, padarot turpmākās vilkšanas arvien grūtākas.

Starpposma atkausēšana risina šo problēmu, atjaunojot izstiepamību starp vilkšanas posmiem. Šis termiskās apstrādes process materiālu uzsilda līdz noteiktai temperatūrai, tur to noteiktu laiku un pēc tam atdzesē kontrolētā veidā. Atkausēšanas process nodrošina termisko enerģiju, kas ļauj dislokāciju kustībai, pārkārtošanai un novēršanai, efektīvi atiestatot materiāla deformācijas cietināšanu.

Šis process ir būtisks ražošanas operācijās, kurās nepieciešama ievērojama deformācija, jo tas novērš pārmērīgu cietināšanos un iespējamus plaisājumus nākamajos formēšanas posmos. Starpposma atkausēšana ļauj ražotājiem sasniegt lielāku kopējo samazinājumu, nekā būtu iespējams vienā deformācijas secībā.

Dziļas velkšanas lietojumos starpnieciskā atkausēšana samazina rievošanās risku, ko izraisa darbā cietināts materiāls, kurš zaudē spēju vienmērīgi deformēties. Kad materiāls ir stresa cietināts no iepriekšējā apstrādes procesa, tā n-vērtība efektīvi samazinās. Materiāls vairs neizplatās deformāciju vienmērīgi pa flanču, bet koncentrē deformāciju lokālās zonās, kur var sākties loka veidošanās. Atkausēšana atjauno sākotnējo n-vērtības uzvedību, ļaujot vienmērīgi izplatīt deformāciju nākamajās velkšanas operācijās.

Praktiskā ietekme? Vairāku posmu velkšanas secības ar starpniecisko atkausēšanu ļauj ražot sarežģītas ģeometrijas detaļas, nepieļaujot materiāla sabrukumu. Tievas tērauda vadu ražošanā bieži nepieciešamas 5–10 velkšanas operācijas ar starpniecisko atkausēšanu, lai sasniegtu galīgo diametru bez vada pārraušanās. Tas pats princips attiecas arī uz dziļi velktām detaļām: vairāku posmu velkšana ar starpniecisko atkausēšanu starp tiem ļauj sasniegt velkšanas dziļumu, kas būtu neiespējams vienā operācijā.

Tomēr starpposma atkausēšana palielina izmaksas un cikla laiku. Inženieriem ir jāsaskaņo atkausēšanas parametri ar ražošanas efektivitāti un enerģijas izmaksām. Nepietiekama atkausēšana rada apstrādes grūtības, savukārt pārmērīga atkausēšana izraisa resursu izšķiešanu un var izraisīt nevēlamu graudu izaugsmi, kas ietekmē virsmas apdari turpmākajā deformācijā.

Ģeometrijai balstīta pieeja rievu novēršanai atzīst, ka viena un tā pati risinājuma nav piemērota visiem detaļu veidiem. Cilindriskās kausi reaģē uz vispārējo blīvēšanas spiediena regulēšanu. Taisnstūrveida kastītēm nepieciešamas stūru specifiskas vadības. Koniskajām čaulām jāpievērš uzmanība sienas atbalstam un var būt nepieciešamas daudzposmu secības. Sloksnēm ar sarežģītu ģeometriju nepieciešams simulāciju pamatots procesa izstrādes risinājums. Jūsu diagnostikas pieejas pielāgošana detaļas ģeometrijai ir pirmais solis efektīvai rievu kontrolei.

Kad ir saprastas ģeometrijai specifiskās mehāniskās īpašības, nākamais solis ir izpētīt, kā deformācijas simulācijas rīki paredz šos rievu riskus pirms jebkādas rīku izgatavošanas.

Izliekuma simulācijas izmantošana, lai prognozētu rievu veidošanos pirms veidgriežu izgatavošanas

Kas notiktu, ja jūs varētu redzēt tieši tos vietumus, kur veidosies rievas, pirms esat nogriezuši pat vienu tērauda gabalu savai matricai? Tieši to piedāvā izliekuma simulācijas programmatūra. Rīki, piemēram, AutoForm, Dynaform , un PAM-STAMP ļauj procesa inženieriem virtuāli testēt savu matricu dizainus, identificēt rievu veidošanās riska zonas un optimizēt parametrus pirms dārgo veidgriežu izgatavošanas.

Jebkuram matricu un veidgriežu ražotājam šī iespēja pārvērš attīstības darba plūsmu. Nevis atklāt rievu veidošanās problēmas testēšanas laikā, kad izmaiņas prasa fizisku pārstrādi vai pilnīgu matricas pārbūvi, simulācija šīs problēmas atklāj jau dizaina posmā. Rezultāts? Mazāk testēšanas ciklu, īsāks attīstības grafiks un ievērojami zemākas izmaksas.

Šī tehnoloģija izmanto galīgo elementu metodes, lai modelētu loksnes metāla uzvedību deformācijas apstākļos. Kā skaidro AutoForm Engineering, simulācija ļauj datorā jau agrīnā deformācijas stadijā noteikt kļūdas un problēmas, piemēram, rievu vai plaisu detaļās. Tas novērš nepieciešamību ražot reālus rīkus tikai praktisku testu veikšanai.

Kādi ievades dati nodrošina simulācijas precizitāti

Simulācija ir tikpat laba, cik precīzi dati tajā ievadīti. Šeit spēkā ir tas pats princips — 'slikti ievadīti dati, slikti izvadīti rezultāti' — kā jebkur citur inženierzinātnēs. Rievu prognozēšanas precizitāte tieši atkarīga no tā, cik labi jūsu modelis atspoguļo reālos procesa apstākļus.

Tipiskie parametri deformācijas simulācijai ietver detaļas un rīku ģeometriju, materiāla īpašības, preses spēkus un berzi. Katrs no šiem ievades datiem ietekmē to, kā programmatūra aprēķina spriegumus un deformācijas virtuālās deformācijas procesā. Ja kāds no tiem ir nepareizi norādīts, jūsu simulācijas rezultāti nesakritīs ar notiekošo presē.

Šeit ir galvenie simulācijas ievades parametri, kas ietekmē rievu prognozēšanas precizitāti:

• Blanks materiāla īpašības: Izsituma izturība un izsituma spriegums nosaka, kad sākas plastiskā deformācija. n-vērtība (deformācijas cietināšanas eksponents) nosaka, cik vienmērīgi materiāls sadala deformāciju. r-vērtība (plastiskā anizotropija) norāda pretestību izpletumam. Pilnā sprieguma-deformācijas līkne atspoguļo materiāla reakciju visā formēšanas diapazonā.
• Blanka ģeometrija: Jūsu sākotnējā blanka forma, izmērs un biezums tieši ietekmē to, cik daudz materiāla iekļūst matricā katrā vietā. Lai prognozētu spiedes spriegumu sadalījumu uz flanča, simulācijai nepieciešami precīzi blanka izmēri.
• Rīku ģeometrija: Matricas ieejas rādiuss, puncera galvas rādiuss un puncera-matricas atstarpe visi ietekmē materiāla plūsmu un izliekšanās pretestību. Šiem izmēriem jāatbilst jūsu faktiskajam rīku dizainam, lai iegūtu nozīmīgus rezultātus.
• Tukšās plāksnes turētāja spēka lielums un sadalījums: Tukšās plāksnes turētāja spēks (BHF) ir galvenais regulēšanas parametrs malas rievu veidošanās novēršanai. Simulācijai nepieciešami precīzi spēka lielumi un, sarežģītiem matricu komplektiem, arī šī spēka telpiskais sadalījums pa tukšās plāksnes turētāja virsmu.
• Berzes apstākļi: Berzes koeficients starp loksni, matricu un tukšās plāksnes turētāju ietekmē materiāla plūsmu velkšanas laikā. Smērvielas veids un uzlikšanas metode ievērojami ietekmē šos lielumus.

Materiāla datiem jāpievērš īpaša uzmanība. Dažādi simulācijas kļūdu avoti saistīti ar vispārīgiem materiāla īpašību datiem, nevis ar faktiskajiem testu datiem konkrētajai loksnes vai partijai, kuru apstrādā. Starp nominālajiem datu lapas rādītājiem un reālo materiāla uzvedību var būt ievērojamas atšķirības, īpaši augstas izturības klases materiāliem attiecībā uz aizvietošanas stipruma un aizvietošanas sprieguma sakarībām.

Simulācijas rezultātu lasīšana, lai prognozētu un novērstu rievu veidošanos

Kad vien jūs veicat simulāciju, programmatūra ģenerē rezultātus, kas atklāj, kur rodīsies problēmas. Tomēr spēja pareizi interpretēt šos izvades datus atšķir inženierus, kuri efektīvi izmanto simulācijas, no tiem, kuri to izmanto tikai kā formālu pārbaudes punktu.

Simulācija aprēķina spriegumus un deformācijas formēšanas procesā. Turklāt simulācijas ļauj identificēt kļūdas un problēmas, kā arī iegūt rezultātus, piemēram, stiprumu un materiāla izpletumu. Pat atgriešanās (springback) — materiāla elastīgā uzvedība pēc formēšanas — var tikt paredzēta iepriekš.

Konkrēti rievu veidošanās gadījumā inženieriem vajadzētu pārbaudīt šādus galvenos izvades parametrus:

• Rievu veidošanās tendences indikatori: Vairumā simulāciju programmu rievu veidošanās risks tiek attēlots kā krāsu kartes, kas pārklāj detaļas ģeometriju. Apgabali, kuros kompresijas spriegumu stāvoklis pārsniedz līkšanas sliekšņus, parādās brīdinājuma krāsās — parasti zilās vai violetās zonas Formēšanas robežu diagrammā (FLD).
• Biezuma samazināšanās sadalījums: Pārmērīga biezuma samazināšanās norāda, ka materiāls tiek izstiepts, nevis vilkts, kas var liecināt, ka BHF ir pārāk augsts. Savukārt minimālu biezuma samazināšanos rādošās vietas var būt nepietiekami ierobežotas un uzņēmīgas rievu veidošanai.
• Formas robežu diagrammas (FLD) tuvums: Formas robežu diagramma attēlo galveno deformāciju pret blakus esošo deformāciju katram simulācijas elementam. Deformācijas stāvokļi spiedes reģionā (diagrammas kreisajā pusē) norāda uz rievu veidošanās risku. FLD nodrošina viegli saprotamu pārskatu par daudzveidīgiem iespējamajiem atteices kritērijiem vienlaikus, tāpēc tā ir ideāla sākotnējām realizējamības pārbaudēm.
• Materiāla plūsmas raksturlielumi: Materiāla kustības vizualizācija vilkšanas gaitā atklāj, vai plūsma ir vienmērīga vai ierobežota. Neviendabīga plūsma bieži vien ir priekšnoteikums lokalizētai rievu veidošanai.

Īstā simulācijas jauda izpaužas tad, kad šos rezultātus saista ar konkrētām procesa korekcijām. Iedomājieties, ka jūsu simulācija rāda locījumus taisnstūrveida detaļas malas stūrī. Pirms tiek nogriezts jebkāds metāls, jūs varat virtuāli pārbaudīt risinājumus: palielināt vietējo BHF šajā zonā, pievienot vilkšanas lenti stūrī, samazināt заготовки izmēru, lai samazinātu materiāla apjomu, vai pielāgot matricas rādiusa ģeometriju. Katra izmaiņa simulācijā aizņem minūtes, nevis dienas, kas nepieciešamas fiziskai īstenošanai.

Kā norāda ETA, matricas virsmas projektēšanas simulācijas programmatūra ļauj inženieriem identificēt problēmas, piemēram, biezuma samazināšanos, plaisāšanu, atkārtotu formēšanu, malu veidošanu, atgriešanos un griešanas līnijas problēmas. Lai gan šī programmatūra joprojām prasa inženierzināšanas, lietotāji var izmantot to, lai eksperimentētu ar dažādiem risinājumiem, nevajadzīgi neizšķiedot laiku, pūles vai materiālus.

Šī iteratīvā virtuālā testēšana ir iemesls, kāpēc simulācija ir kļuvusi par standarta praksi modernajā matricu izstrādē. Nevis spiesti pavadīt vairākas nedēļas mēģinājumu un kļūdu metodē, dizaineri var simulēt matricas virsmu dienās vai pat stundās. Viņi var ātrāk novērtēt dizaina realizējamību, kas ļauj novērtētājiem ātrāk izsniegt piedāvājumus, kas savukārt var nodrošināt lielāku iespēju uzvarēt konkurences piedāvājumu sacensībās.

Piegādātāji, kuri integrē jaunākās CAE simulācijas savā matricu izstrādes procesā, vienmēr sasniedz labākus rezultātus. Shaoyi , piemēram, izmanto simulāciju vadītu dizainu kā daļu no savas automobiļu preses matricu izstrādes darba plūsmas. Šis pieeja veicina viņu 93 % pirmās apstiprināšanas likmi, identificējot rievu risku un citas defektu iespējas pirms rīku ražošanas. Kad simulācija agrīnā stadijā atklāj problēmu, tās novēršana izmaksā tikai nelielu daļu no tā, ko prasītu fiziska pārstrāde.

Darba procesu integrācija ir tikpat svarīga kā pats programmatūras risinājums. Formas modelēšana tiek izmantota visā lokšņu metāla formēšanas procesu ķēdē. Detaļu konstruktors var novērtēt formējamību jau projektēšanas stadijā, tādējādi iegūstot detaļas, kas ir vieglāk ražot. Procesa inženieris var novērtēt procesu plānošanas laikā un optimizēt alternatīvas, izmantojot simulāciju, kas vēlāk samazina veidošanas rīka precīzo pielāgošanu.

Sarežģītām automobiļu paneļiem, kur locījumu uzvedība atkarīga no atrašanās vietas un ģeometrijas, simulācija nav neobligāta — tā ir vienīgā praktiskā iespēja prognozēt problēmu iespējamās rašanās vietas un parametru kombinācijas, kas tās novērsīs. Alternatīva — šo problēmu atklāšana preses bremžu mašīnas testēšanas vai ražošanas laikā — izmaksā daudz vairāk laikā, materiālos un klientu uzticībā.

Kad simulācija nodrošina jūsu procesa dizaina virtuālo validāciju, nākamais solis ir saprast, kā diagnosticēt rievu veidošanās problēmas, kad tās tomēr rodas ražošanā, kā arī kā saistīt novērotās defektu atrašanās vietas ar to pamatcēloniem un korektīvajām darbībām.

Pamatcēloņu diagnostika

Jūs esat palaicis savu simulāciju, optimizējis заготовки ģeometriju un iestatījis rīku parametrus. Tomēr jūsu detaļās joprojām parādās rievas. Ko tagad? Atbilde slēpjas vienā diagnostiskā jautājumā, kas katru reizi jāuzdod, risinot problēmas: kur veidojas jūsu rievas?

Šis jautājums ir būtisks, jo rievu atrašanās vieta tieši norāda uz pamatcēloni. Rieva uz flanča perifērijas stāsta pilnīgi citu stāstu nekā rieva, kas parādās velkamajā sienā vai stūra rādiusa zonā. Visas rievas uzskatot par vienu un to pašu problēmu, tiek izšķiesti resursi uz nevajadzīgām pielāgošanām un turpinās atkritumu rašanās. Diagnostikas ceļš pilnīgi atšķiras atkarībā no tā, kur parādās defekts.

Ražošanas pieredze apstiprina šo principu. Kā norāda Yixing Technology, galvenais iemesls, kāpēc dziļi velkamajos detaļu izstrādājumos veidojas rievainības, ir materiāla uzkrāšanās dziļās velkošanas procesā un pārmērīgi augsta vietējā materiāla pārvietošanās ātruma dēļ. Tomēr tas, kur notiek šī uzkrāšanās, nosaka, kura mehānismu veids ir atbildīgs un kura korektīvā darbība patiešām sniegs rezultātu.

Rievainības atrašanās vieta kā diagnostikas izmeklēšanas sākumpunkts

Iedomājieties rievainības atrašanās vietu kā savu pirmo norādi diagnostikas izmeklēšanā. Katrā dzīļi velkamā izstrādājuma zonā pastāv citādi sprieguma stāvokļi, citādas rīku ierobežojošās prasības un citādi materiāla plūsmas apstākļi. Šo zonām specifiskās mehānikas izpratne pārvērš problēmu novēršanu no minējumu veikšanas sistēmiskā problēmu risināšanā.

Flanča perifērija atrodas starp blanks turētāju un matricas virsmu. Šajā zonā materiāls, plūstot iekšup, tiek pakļauts tiešai spiedes apļveida spriedzei. Ja šeit parādās rievainības, tas nozīmē, ka blanks turētājs nepiedāvā pietiekamu ierobežojumu, lai kompensētu šo spiedi. Materiāls loka, jo nekas to neapgrūtina darīt to.

Velkamā siena, pretēji tam, jau ir pagājusi pāri matricas rādiusam un ienākusi matricas dobumā. Šajā reģionā trūkst tiešā blanks turētāja ierobežojuma. Sienas rievainības norāda, ka materiāls loka neatbalstītā zonā, bieži tāpēc, ka punch-matrica sprauga ir pārāk liela vai arī tāpēc, ka sienai trūkst sānu atbalsta veidošanas laikā.

Stūra rādiusa apgabali taisnstūrveida vai kastveida detaļās pieredz koncentrētu spiedes spriegumu. Materiālam, plūstot stūros, jāsaplacinās smagāk nekā materiālam, kas plūst gar taisnām malām. Stūra rievainības norāda, ka vietējais ierobežojums nav pietiekams, lai kontrolētu šo koncentrēto spiedi.

Daļas apakšējā pārejas zona, kur materiāls liecas pāri urbja galvas rādiusam, pieredz pilnīgi citu sprieguma stāvokli. Šeit redzamās vīlaines bieži norāda uz to, ka materiāls netiek pietiekami izstiepts pa urbja virsmu, ļaujot liekam materiālam uzkrāties pārejas zonā.

Katrs atrašanās vietas norādījums norāda uz konkrētu bojājumu mehānismu. To, kuru mehānismu ir iespējams identificēt, nosaka, kura korektīvā darbība būs efektīva.

Sakņu cēloņu un korektīvo darbību saistīšana pēc zonām

Zemāk esošajā tabulā norādītas novērotās vīlaines atrašanās vietas, to visvairāk iespējamie saknes cēloņi un ieteicamās pirmās korektīvās darbības. Šis diagnostikas rāmis atspoguļo to, kā pieredzējuši procesu inženieri risina problēmas ražošanas telpā.

Vīlaines atrašanās vieta	Visvairāk iespējamie saknes cēloņi	Ieteicamās pirmās korektīvās darbības
Malas perifērija	Nepietiekama blanks turētāja spēka lieluma vērtība; pārāk liels blanka diametrs; pārāk liels matricas ieejas rādiuss, kas rada lielu neatbalstītu zonu	Palieliniet BHF pakāpeniski, vienlaikus uzraudzot materiāla plīšanu; samaziniet заготовки diametru, lai samazinātu materiāla apjomu spiedē; pārbaudiet, vai matricas rādiuss ir piemērots materiāla biezumam
Velkamā siena (sānu siena)	Pārāk liels pretestības un matricas atstarpe, kas ļauj sienai liekties sāniski; nepietiekama sienas balsta nodrošināšana; matricas rādiuss pārāk liels, kas ļauj vīļojumiem izplatīties no malas	Samaziniet pretestības un matricas atstarpi, lai nodrošinātu sānisko sienu balstu; pievienojiet starppozīciju balstiekārtas dziļiem velkšanas procesiem; samaziniet matricas ieejas rādiusu, vienlaikus uzraudzot plīšanas risku
Stūra rādiusa zona (kastveida detaļas)	Nepietiekama stūra ierobežošana; pārāk daudz materiāla stūru reģionos; vienmērīgs BHF nav pietiekams nevienmērīgai spriegumu sadalījumam	Pievienojiet velkšanas ripiņas stūru vietās, lai palielinātu vietējo ierobežošanu; optimizējiet заготовки stūra ģeometriju, lai samazinātu materiāla apjomu; apsveriet 45 grādu заготовки orientāciju kvadrātveida korpusiem
Detaļas apakšdaļas pāreja	Nepietiekama izstiepšana pa punch virsmu; materiāla uzkrāšanās pie punch deguna rādiusa; punch rādiuss pārāk liels, kas ļauj materiālam sakrāties	Palielināt berzi starp punch un заготовку, lai veicinātu izstiepšanu; samazināt smērvielas daudzumu uz punch virsmas; pārbaudīt, vai punch deguna rādiuss ir piemērots vilkšanas dziļumam

Piezīmējiet, kā korektīvās darbības atšķiras dramatiski pēc zonām. BHF palielināšana novērš malas vijumus, taču neko nedara pret sienas vijumiem, ko izraisa pārāk liels atstarpe. Velkšanas lentes pie stūriem risina lokālas ierobežošanas problēmas, bet nevar kompensēt pārāk lielu заготовку. Korekcijas pielāgošana konkrētajai atrašanās vietai ir būtiska.

Izturības robežas un elastības robežas attiecība arī ietekmē to, cik agresīvi var regulēt parametrus. Materiāliem ar lielu atstarpi starp elastības robežu un maksimālo izturību ir vairāk iespēju regulēt BHF, pirms sākas plīsums. Materiāliem, kuru šīs vērtības ir tuvu viena otrai — kas bieži novērojams nobeiguma stāvoklī — nepieciešamas piesardzīgākas regulēšanas.

Strādājot ar vilkšanas gaitu, notiek arī materiāla nostiprināšanās, kas ietekmē diagnostisko interpretāciju. Materiāls, kurš ir ievērojami deformācijas cietināts, var rādīt vīļus vietās, kur ar svaigu materiālu vīļi nebūtu redzami. Ja vīļi parādās pēc vairākām vilkšanas stadijām bez starpposma atkausēšanas, uzkrātā deformācijas cietināšanās var būt samazinājusi materiāla spēju vienmērīgi deformēties. Šajā gadījumā risinājums nav parametru pielāgošana, bet gan tehnoloģiskā procesa secības izmaiņas.

Salīdzinot jūsu materiāla stiepšanas izturību un plūstamības robežu, atcerieties, ka starpība starp šīm vērtībām ir jūsu deformācijas cietināšanas logs. Liels logs nozīmē lielāku spēju pārdalīt deformāciju pirms sabrukuma. Mazāks logs nozīmē, ka materiāls ātri pāriet no plūstamības stadijas uz lūzuma stadiju, tādējādi paliekot mazāks drošības rezerves apgabals procesa pielāgošanai.

Augstāk minētais diagnostikas rāmis nodrošina izходpunktu, nevis pilnīgu risinājumu. Patiesa problēmu novēršana bieži prasa vairāku pielāgojumu atkārtotu veikšanu, katras izmaiņas rezultātu pārbaudi un jūsu izpratnes uzlabošanu par to, kura mehānisms ir dominējošs. Tomēr sākot ar atrašanās vietas pamatotu diagnostiku, jūs nodrošināt, ka pielāgojat pareizos mainīgos lielumus, nevis meklējat simptomus, veicot nesaistītus labojumus.

Kad esat sapratuši pamatcēloņu diagnostiku, pēdējais solis ir šo principu iekļaušana visaptverošā profilakses stratēģijā, kas aptver visu matricas izstrādes darbplūsmu — no sākotnējā dizaina līdz ražošanai.

Vidra veidošanās novēršana visā matricas izstrādes darbplūsmā

Tagad jūs saprotat mehāniku, materiālu mainīgos lielumus, ģeometrijai specifiskās problēmas un diagnostikas sistēmu. Bet kā visu šo apvienot praktiskā profilakses stratēģijā? Atbilde slēpjas pieejas organizācijā pēc inženierijas fāzēm. Katra veidgabala izstrādes fāze piedāvā konkrētas iespējas novērst rievu veidošanās risku, pirms tas kļūst par ražošanas problēmu.

Iedomājieties rievu veidošanās profilaksi kā daudzslāņu aizsardzību. Lēmumi, kas pieņemti projektēšanas laikā, ierobežo to, kas ir iespējams veidgabalu izstrādes laikā. Veidgabalu izvēle nosaka procesa logu, kas pieejams ražošanas laikā. Ja agrīnā stadijā tiek izlaista iespēja, vēlāk jāiegulda vairāk pūļu, lai kompensētu šo trūkumu. Ja viss tiek izdarīts pareizi no paša sākuma, ražošana notiek gludi ar minimālu iejaukšanos.

Turpmāk minētās pēc fāzēm secīgi izklāstītās darbības atspoguļo labākās prakses, kas balstītas uz ražošanas pieredzi un šajā rakstā izklāstītajām mehāniskajām principiem.

Projektēšanas un заготовkas sagatavošanas labākās prakses

Projektēšanas fāze nosaka pamatu visam turpmākajam. Šeit pieņemtie lēmumi par materiāla izvēli, заготовки ģeometriju un vilkšanas attiecību nosaka, vai jūsu process darbosies komfortabli zem rievu veidošanās sliekšņa vai pastāvīgi cīnīsies ar izliekšanās defektiem.

1. Izvēlieties materiāla klasi ar piemērotu n-vērtību un r-vērtību jūsu vilkšanas dziļumam. Materiāli ar augstāku n-vērtību deformāciju sadala vienmērīgāk, tādējādi pretojoties lokalizētai izliekšanai. Materiāli ar augstāku r-vērtību saglabā biezumu visā vilkšanas gaitā, saglabājot izliekšanās pretestību. Dziļām vilkšanām vai sarežģītām ģeometrijām prioritāte ir deformējamības raksturlielumi, nevis neto stiprums. Jūsu izvēlētās klases deformējamības robežu diagramma sniedz vizuālu atsauci par drošām deformācijas kombinācijām.
2. Optimizējiet заготовки formu atbilstoši detaļas ģeometrijai. Formas заготовkes, kas seko puncera atveres kontūrām, samazina lieko materiālu augstas kompresijas zonās. Taisnstūra formas detaļām apsveriet заготовkes novietojumu 45 grādu leņķī, lai izlīdzinātu stūru plūsmu pret sānu ierobežojumu. Izvairieties no pārāk lielām заготовkēm, kas palielina kompresijas spriegumu malā.
3. Pārbaudiet, vai vilkšanas attiecība ir iekšējā robežvilkšanas attiecībā (LDR) jūsu materiālam. Aprēķiniet заготовkes izmērus, izmantojot virsmas laukuma metodes, nevis lineāros mērījumus. Kad vilkšanas attiecība tuvojas LDR robežai, plānojiet vairāku posmu vilkšanu secību ar starpposma atkausēšanu, lai atjaunotu izstiepjamību starp posmiem.
4. Ņemiet vērā materiāla īpašību svārstības. Tērauda elastības modulis atšķiras būtiski no alumīnija elastības moduļa, tādējādi ietekmējot līkšanas pretestību vienādā biezumā. Norādiet ieejošā materiāla pieļaujamās novirzes, lai jūsu procesa parametri paliktu iekšējā validētā diapazonā.

Šie projektēšanas fāzes lēmumi ir grūti atcelt, kad veidņu izgatavošana jau ir uzsākta. Šeit ieguldītais laiks nes peļņu visā produkta dzīvesciklā.

Veidņu izstrāde un ražošanas fāzes kontrole

Kad projektēšanas parametri ir noteikti, veidņu izstrāde pārveido šos lēmumus par reālu aprīkojumu. Šī fāze piedāvā pēdējo iespēju identificēt un novērst rievu veidošanās risku, pirms tiek uzsākta ražošanas veidņu izgatavošana.

5. Izmantojiet deformācijas simulāciju, lai identificētu rievu veidošanās riska zonas pirms veidņu izgatavošanas. Virtuālās pārbaudes atklāj, kur spiedes sastāvdaļu koncentrācija izraisīs izliekšanos, ļaujot inženieriem pielāgot blīvēšanas spēka (BHF) sadalījumu, pievienot vilkšanas lentes vai modificēt заготовки ģeometriju bez fiziskas pārstrādes. Simulācijām balstītā projektēšana samazina testēšanas iterācijas skaitu un paātrina ceļu līdz ražošanai.
6. Norādiet matricas ieejas rādiusu un puncera galvas rādiusu, ņemot vērā BHF kompromisa attiecību. Lielāki rādiusi samazina plīsumu risku, bet palielina neatbalstītās malas laukumu. Mazāki rādiusi materiālu efektīvāk ierobežo, taču koncentrē spriegumu. Šos pretējos efektus izlīdziniet, pamatojoties uz jūsu materiāla kvalitāti un vilkšanas intensitāti.
7. Projektējiet vilkšanas ripu novietojumu, balstoties uz simulācijas rezultātiem. Novietojiet ripas vietās, kur nepieciešama vietēja ierobežošana, īpaši taisnstūrveida detaļu stūros. Regulējiet ripas iedziļināšanās dziļumu, lai sasniegtu nepieciešamo ierobežojošo spēku, neierobežojot pārmērīgi materiāla plūsmu.
8. Pārbaudiet, vai puncera un matricas atstarpe ir piemērota materiāla biezumam. Pārāk liela atstarpe ļauj sieniņu rievoties neatkarīgi no malas stāvokļa. Norādiet atstarpi kā procentuālo daļu virs nominālā biezuma, ņemot vērā materiāla biezuma palielināšanos vilkšanas laikā.

Automobiļu lietojumprogrammām, kurās kvalitātes standarti ir neierobežojami, sadarbība ar piegādātājiem, kas šīs prakses iekļauj savā standarta darba procesā, būtiski samazina risku. Shaoyi ilustrē šo pieeju, apvienojot modernas CAE simulācijas ar IATF 16949 sertifikāciju, lai nodrošinātu vienmērīgu kvalitāti automobiļu stempļu veidošanas matricu ražošanā. To ātrās prototipēšanas spēja, ar realizācijas laiku tikai 5 dienās, atbalsta iteratīvu rīku izstrādi, kad nepieciešamas konstrukcijas izmaiņas. Rezultātā tiek sasniegts 93 % pirmais izdošanas apstiprinājuma līmenis, kas atspoguļo simulāciju balstīto konstrukciju, kas problēmas identificē pirms tās nonāk presē.

Pēc tam, kad rīki ir validēti, ražošanas fāzes kontroles saglabā procesa stabilitāti visā materiālu partijā, operatoru maiņās un aprīkojuma izmaiņās.

9. Iestatīt BHF kā uzraudzību veicamu procesa parametru ar noteiktām augšējām un apakšējām robežām. Dokumentēt validēto BHF diapazonu izmēģinājumu laikā un ieviest kontroles mehānismus, kas brīdina operatorus, ja spēks izkļūst ārpus šī diapazona. Kā norāda žurnāls "The Fabricator", CNC hidrauliskās amortizācijas sistēmas ļauj mainīt BHF vērtību stempļa gaitas laikā, nodrošinot elastību metāla plūsmas regulēšanai un rievu samazināšanai, vienlaikus novēršot pārmērīgu biezuma samazināšanos.
10. Ieviest pirmā izstrādājuma pārbaudes protokolus, kas paredz pārbaudi vietās, kur ir lielāka iespēja rievām veidoties. Pamatojoties uz jūsu simulācijas rezultātiem un izmēģinājumu pieredzi, identificējiet vietas, kurās rievas visvairāk var parādīties, ja procesa apstākļi mainās. Pārbaudiet šīs vietas pirmajos izstrādājumos pēc uzstādīšanas, materiāla maiņas vai ilgstošas ekspluatācijas pārtraukuma.
11. Izmantot pakāpenisku BHF pielāgošanu, mainot materiāla rituļus vai biezumus. Materiāla īpašību svārstības starp rituļiem var pārvietot rievu veidošanās slieksni. Sāciet piesardzīgi un pielāgojiet iestatījumus, pamatojoties uz pirmā izstrādājuma pārbaudes rezultātiem, nevis pieņemot, ka iepriekšējais iestatījums darbosies arī turpmāk.
12. Uzraudzīt spiedes spilvena stāvokli un kalibrēšanu. Nepievienota spiediena sadalījuma radīšana no nodilušiem spilvena uzgaliem vai bojātiem izlīdzinātājiem rada vietēju pārspiedi un nepietiekamu spiedi, kas vienlaikus rada gan vīļus, gan plaisas uz tās pašas detaļas. Preventīvās apkopes grafiks jāsastāda, pamatojoties uz gājiena skaitu vai kalendāra intervāliem.

Šis fāžu secības pieeja pārvērš vīļu novēršanu no reaktīvas problēmu novēršanas par proaktīvu procesa projektēšanu. Katra fāze balstās uz iepriekšējo, radot vairākas iespējas riska identificēšanai un novēršanai, pirms tas ietekmē ražošanas kvalitāti.

Šīs pieejas pamatā ir izpratne par to, kas ir matricas ražošanā un kā tās mijiedarbojas ar materiāla uzvedību. Matrica nav tikai formas veidošanas rīks; tā ir sistēma, kas kontrolē materiāla plūsmu, spriegumu sadalījumu un lieces pretestību visā deformācijas operācijā. Inženieri, kuri saprot šo attiecību, projektē labāku rīkojumu un sasniedz stabilitākās rezultātus.

Vai jūs attīstāt rīku iekšēji vai sadarbojaties ar specializētiem piegādātājiem — principi paliek tie paši. Projektējiet formējamībai. Validējiet ar simulāciju. Kontrolējiet ražošanas laikā. Šis sistēmiskais pieeja rievu novēršanai nodrošina vienmērīgu kvalitāti, kāda ir nepieciešama modernajā ražošanā.

Bieži uzdotie jautājumi par rievām dziļās velkšanas stempelēšanā

1. Kas izraisa rievas dziļās velkšanas stempelēšanā?

Rievas rodas tad, kad lokālā (gredzenveida) spiedes sastāvā metāla loksnes flanģī pārsniedz materiāla izliekšanās pretestību. Kad заготовка tiek ievilkta veidņu dobumā, tās ārējais diametrs samazinās, radot spiedi, kas var izraisīt loksnes izliekšanos ārpus plaknes. Galvenie veicinošie faktori ir nepietiekams blīvētāja spēks, pārāk liela заготовka, maza loksnes biezums, zema materiāla stingrība un pārāk liels neatbalstītais flanģa platums. Materiāli ar zemāku elastības moduli, piemēram, alumīnijs, ir dabiski vairāk pakļauti rievām nekā tērauds vienādā biezumā.

2. Kāda ir atšķirība starp flanča rievotību un sienas rievotību?

Flanča rievotība veidojas blīvējuma plakanajā daļā starp blīvējuma turētāju un matricu velkšanas laikā, kur materiālam darbojas tiešs spiedes spriegums. Sienas rievotība veidojas velktajā sienas daļā pēc tam, kad materiāls ir pagājis pāri matricas locījuma rādiusam, reģionā, kurā materiāls salīdzinoši nav atbalstīts ar rīku palīdzību. Šīm problēmām nepieciešami dažādi korekcijas pasākumi: flanča rievotībai efektīva ir blīvējuma turētāja spēka regulēšana, bet sienas rievotībai parasti nepieciešams samazināt urbja-matricas spraugu vai pievienot starppozīciju sienas atbalsta elementus.

3. Kā blīvējuma turētāja spēks ietekmē rievotību?

Tukšuma turētāja spēks (BHF) ir galvenais regulēšanas parametrs malas rievu veidošanās novēršanai. Ja BHF ir pārāk zems, mala nav pietiekami ierobežota un lūst kompresijas sprieguma ietekmē. Ja BHF ir pārāk augsts, materiāla plūsma tiek ierobežota, kas izraisa izstiepšanos un potenciālu pārtraukšanos uz punca galviņas. Inženieriem jāatrod optimālais diapazons, kurā BHF novērš lūšanu, vienlaikus ļaujot pietiekamu materiāla plūsmu. Šis diapazons atkarīgs no materiāla klases: AHSS materiāliem tas ir šaurāks nekā mīkstajam tēraudam.

4. Vai deformācijas simulācija var prognozēt rievu veidošanos pirms rīku izgatavošanas?

Jā, formas simulācijas programmatūra, piemēram, AutoForm, Dynaform un PAM-STAMP, izmanto galīgo elementu metodes, lai virtuāli pārbaudītu matricu dizainus un identificētu rievu riska zonas pirms kādas fiziskas rīku ražošanas. Precīzi prognozējumi prasa pareizus ievades datus, tostarp materiāla īpašības (plastiskās deformācijas robeža, n-vērtība, r-vērtība), заготовки ģeometriju, rīku izmērus, BHF sadalījumu un berzes apstākļus. Piegādātāji, piemēram, Shaoyi, integrēja uzlabotu CAE simulāciju savā matricu izstrādes darbplūsmā un sasniedza 93 % pirmās pieejas apstiprināšanas līmeni, agrīni atklājot defektus.

5. Kāpēc aluminija un AHSS materiāliem ir nepieciešami dažādi procesa pieejas rievu kontrolei?

Alumīnija sakausējumiem aptuveni vienu trešdaļu mazāks elastības modulis nekā tēraudam, tāpēc tiem pie līdzvērtīgas biezuma ir zemāka ieradusies izliekšanās pretestība. Tas padara alumīniju vairāk uzņēmīgu rievu veidošanai un prasa precīzu BHF kontroli ar zemākiem spēka līmeņiem nekā tēraudam. AHSS kvalitātēm ir augsta plūstamības robeža, kas prasa augstāku BHF, lai novērstu rievu veidošanos, taču to ierobežotā izstiepšanās sašaurina logu pirms sākas plīsums. Katrai materiālu grupai nepieciešama savas BHF stratēģija, vilkšanas ātruma optimizācija un eļļošanas pieeja, kas pielāgota tās specifiskajām mehāniskajām īpašībām.