RINGKASAN

Kecacatan penempaan logam automotif terutama berpunca daripada tiga punca utama: parameter proses yang tidak dioptimumkan (khususnya daya pemegang blank), kemerosotan perkakasan (kelegaan dan haus), atau ketidaktepatan bahan (terutamanya pada keluli Kekuatan Tinggi Aloj Rendah). Menyelesaikan isu-isu ini memerlukan pendekatan "Segi Tiga Emas": simulasi ramalan untuk mengesan lenturan balik dan kepingan sebelum memotong keluli, penyelenggaraan acuan yang tepat untuk menghapuskan teritisan, dan pemeriksaan optik automatik (AOI) bagi mengelakkan aliran keluar produk cacat. Panduan ini memberikan penyelesaian kejuruteraan yang boleh ditindakkan untuk kecacatan paling kritikal: pecah, kedutan, lenturan balik, dan kecacatan permukaan.

Mengkategorikan Kecacatan Penempaan Automotif

Dalam dunia pembuatan automotif berpresisi tinggi, "cacad" bukan sekadar cela kelihatan; ia adalah kegagalan struktur atau penyimpangan dimensi yang merosakkan perakitan kenderaan. Sebelum mengambil tindakan pembetulan, jurutera mesti mengkategorikan mekanisme cacat dengan betul. Cacat penempaan automotif secara umumnya tergolong dalam tiga kelas berbeza, setiap satunya memerlukan pendekatan diagnostik yang berbeza.

• Cacat Pembentukan: Ini berlaku semasa fasa ubah bentuk plastik. Contohnya termasuk pembahagian (tegangan berlebihan yang menyebabkan retakan) dan kerutan (ketidakstabilan mampatan yang menyebabkan lengkungan). Ini sering dikawal oleh had aliran bahan dan taburan daya pemegang kepingan.
• Cacat Dimensi: Ini adalah penyimpangan geometri daripada model CAD. Yang paling terkenal ialah springback , di mana pemulihan elastik komponen mengubah bentuknya selepas dikeluarkan daripada acuan. Ini merupakan cabaran utama dalam pembentukan Keluli Kekuatan Tinggi (HSS) moden dan panel aluminium.
• Cacat Pemotongan dan Permukaan: Ini biasanya merupakan isu yang berkaitan dengan peralatan. Terburai berpunca daripada kelegaan pemotongan yang tidak betul atau tepi yang tumpul, manakala permukaan rendah , galling , dan tanda Slug adalah isu tribologi yang disebabkan oleh geseran, kegagalan pelinciran, atau serpihan.

Diagnosis yang tepat mengelakkan kesilapan mahal iaitu merawat masalah proses (seperti kerutan) dengan penyelesaian perkakasan (seperti penggilapan semula). Bahagian-bahagian berikut menganalisis fizik di sebalik kecacatan ini dan menggariskan penyelesaian kejuruteraan khusus.

Menyelesaikan Kecacatan Pembentukan: Retakan dan Kerutan

Kecacatan pembentukan sering kali merupakan dua aspek bagi perkara yang sama: mengawal aliran bahan. Jika logam mengalir terlalu mudah ke dalam rongga acuan, ia akan berkumpul (berkerut). Jika ia terlalu ketat terhad, ia akan meregang melebihi had tegangan mampatan (retak).

Menghapuskan Kerutan dalam Penarikan Dalam

Kerutan adalah fenomena ketidakstabilan mampatan, yang biasa berlaku pada kawasan flens bahagian yang ditarik dalam seperti spatbor atau takung minyak. Ia berlaku apabila tegasan gelang mampatan melebihi tegasan lengkungan kritikal logam lembaran.

Penyelesaian Kejuruteraan:

• Optimumkan Daya Pemegang Blan (BHF): Langkah penangkisan utama adalah meningkatkan tekanan pada pemegang blan. Ini menghadkan aliran bahan dan meningkatkan ketegangan jejarian, yang meratakan gelombang mampatan. Walau bagaimanapun, BHF yang berlebihan akan menyebabkan pengesahan. Jurutera proses kerap menggunakan profil daya pemegang pembolehubah yang melaraskan tekanan sepanjang rentetan.
• Gunakan Galur Tarik: Jika peningkatan BHF tidak mencukupi, pasang atau laraskan galur tarik. Galur ini menghadkan aliran bahan secara mekanikal tanpa memerlukan tenaga tekanan yang berlebihan. Galur segi empat atau separuh bulat boleh dilaraskan untuk memberikan rintangan aliran setempat di kawasan tertentu yang cenderung menebal.
• Silinder Nitrogen: Gantikan spring gegelung piawai dengan spring gas nitrogen untuk memastikan agihan daya yang konsisten dan terkawal merentasi seluruh permukaan acuan, mengelakkan kejatuhan tekanan setempat yang membolehkan kedutan terbentuk.

Mencegah Pengesahan dan Koyakan

Pemisahan berlaku apabila regangan utama pada logam lembaran melebihi lengkung Gambar Had Pembentukan (Forming Limit Diagram, FLD). Ia merupakan kegagalan leheran setempat yang kerap ditemui pada dinding cawan atau jejari ketat.

Penyelesaian Kejuruteraan:

• Kurangkan Tekanan Pengapit: Sebaliknya daripada keredaan, jika bahan dikawal terlalu ketat, ia tidak dapat mengalir masuk ke dalam acuan. Mengurangkan BHF atau mengurangkan ketinggian manik tarikan membolehkan lebih banyak bahan masuk ke dalam proses penarikan.
• Tribologi dan Pelinciran: Pepejal geseran yang tinggi menghalang bahan daripada meluncur di atas jejari acuan. Sahkan kekuatan filem pelincir mencukupi untuk haba dan tekanan operasi tersebut. Dalam sesetengah kes, penggunaan pelinciran tempatan pada kawasan regangan tinggi tertentu boleh menyelesaikan masalah ini.
• Pengoptimuman Jejari: Jejari acuan yang terlalu kecil memberi tumpuan tekanan. Menggilap jejari acuan atau meningkatkan dimensi jejari (jika geometri bahagian membenarkan) akan mengagihkan regangan dengan lebih sekata.

Pembetulan Kecacatan Dimensi: Cabaran Springback

Springback adalah pemulihan elastik bahan selepas beban pembentukan dikeluarkan. Apabila pengilang automotif beralih kepada Keluli Kekuatan Tinggi Maju (AHSS) dan aluminium untuk mengurangkan berat kenderaan, springback telah menjadi satu-satunya kecacatan yang paling sukar diramal dan dikawal. Tidak seperti keluli lembut, AHSS mempunyai kekuatan alah yang lebih tinggi dan potensi pemulihan elastik yang lebih besar.

Strategi Pemadaman Springback

Menyelesaikan masalah springback memerlukan gabungan strategi pemadaman acuan dan kawalan proses. Ia jarang dapat diselesaikan hanya dengan "menekan lebih kuat".

• Lenturan Lebih: Reka bentuk acuan mesti mengambil kira sudut springback. Jika lenturan 90 darjah diperlukan, perkakas mungkin perlu membengkokkan logam kepada 92 atau 93 darjah supaya ia kembali ke dimensi yang betul.
• Restriking dan Coin-Setting: Operasi sekunder boleh ditambah untuk "menetapkan" geometri. Restriking pada jejari memampatkan bahan di bahagian lentur, menghasilkan tegasan mampatan yang menentang pemulihan tegangan elastik.
• Pampasan Berasaskan Simulasi: Pasukan kejuruteraan terkemuka kini menggunakan perisian simulasi seperti AutoForm atau PAM-STAMP untuk meramal magnitud springback semasa fasa rekabentuk. Alat-alat ini menghasilkan geometri muka acuan yang telah "dikompensasikan" dengan sengaja diubah bentuk bagi menghasilkan komponen akhir yang betul secara geometri.

Nota tentang Kebolehubahan Bahan: Walaupun dengan acuan yang sempurna, variasi dalam sifat mekanikal gulung (kebolehubahan kekuatan alah) boleh menyebabkan springback yang tidak konsisten. Pengilang berkelantangan tinggi kerap melaksanakan sistem pemantauan dalam talian untuk menyesuaikan parameter mesin tekan secara dinamik berdasarkan sifat kelompok tertentu.

Menghapuskan Kerosakan Pemotongan dan Permukaan

Walaupun kerosakan pembentukan merupakan masalah fizik yang kompleks, kerosakan pemotongan dan permukaan sering kali disebabkan oleh isu penyelenggaraan dan displin. Ia secara langsung memberi kesan kepada kualiti kosmetik permukaan Kelas-A (bonet, pintu) dan keselamatan komponen struktur.

Pengurangan Bur dan Pengurusan Kekosongan

Bur adalah tepi yang terangkat pada logam yang disebabkan oleh penembusan dan acuan yang gagal memecahkan logam dengan bersih. Bur boleh merosakkan peralatan pemasangan seterusnya dan menimbulkan risiko keselamatan.

• Mengoptimumkan Kelegaan Acuan: Jarak antara penembusan dan acuan adalah kritikal. Jika kelegaan terlalu ketat, ricih sekunder akan menghasilkan bur. Jika terlalu longgar, logam akan berguling sebelum pecah. Untuk keluli piawai, kelegaan biasanya ditetapkan pada 10-15% daripada ketebalan bahan. Untuk aluminium, ini mungkin meningkat kepada 12-18%.
• Penyelenggaraan Peralatan: Tepi pemotong yang tumpul adalah punca paling biasa berlakunya bur. Laksanakan jadual penajaman yang ketat berdasarkan bilangan hentaman, bukannya menunggu pengesanan kecacatan.

Kecacatan Permukaan: Galling dan Tanda Slug

Galling (hausan pelekat) berlaku apabila logam keping melebur secara mikroskopik pada keluli alat, menyebabkan koyakan bahan. Ini kerap berlaku dalam penempaan aluminium dan boleh dikurangkan dengan menggunakan salutan PVD (Physical Vapor Deposition) atau CVD (Chemical Vapor Deposition) seperti Titanium Carbonitride (TiCN) pada permukaan alat.

Tanda Slug berlaku apabila serpihan slug ditarik semula ke atas permukaan acuan (penarikan slug) dan tertekan ke dalam komponen seterusnya. Penyelesaiannya termasuk menggunakan pin ejektor yang dipacu spring pada penumbuk, menambah cerocok berbentuk "bumbung" pada muka penumbuk untuk mengurangkan vakum, atau menggunakan sistem vakum untuk menarik slug ke bawah melalui kasut acuan.

Pencegahan Sistematik: Simulasi dan Pemilihan Rakan Niaga

Penempaan automotif moden kini beralih daripada penyelesaian masalah secara reaktif kepada pencegahan proaktif. Kos kerosakan meningkat secara eksponensial seiring pergerakannya sepanjang laluan pengeluaran—dari beberapa dolar di mesin penekan hingga ribuan dolar jika kenderaan rosak sampai ke pasaran.

Peranan Simulasi dan Pemeriksaan

Kemudahan stamping lanjutan kini menggunakan alat simulasi ramalan untuk menggambarkan kecacatan seperti permukaan rendah dan retakan dalam persekitaran maya. "Digital stoning" mensimulasikan proses pemeriksaan panel dengan blok batu untuk mendedahkan penyimpangan permukaan mikroskopik yang tidak kelihatan dengan mata kasar tetapi jelas kelihatan selepas pengecatan.

Selain itu, sistem Pemeriksaan Optikal Automatik (AOI), seperti yang dikeluarkan oleh Cognex , menggunakan penglihatan mesin untuk memeriksa 100% komponen secara dalam talian. Sistem ini boleh mengukur lokasi lubang, mengesan retakan, dan mengesahkan ketepatan dimensi tanpa melambatkan barisan tekan, memastikan hanya komponen yang mematuhi sahaja sampai ke peringkat pengimpalan.

Menghubungkan Prototaip kepada Pengeluaran

Bagi program automotif, peralihan daripada pengesahan kejuruteraan kepada pengeluaran pukal adalah tempat berpunca kebanyakan kecacatan. Memilih rakan kongsi dengan keupayaan terpadu adalah sangat penting. Shaoyi Metal Technology mencerminkan pendekatan bersepadu ini, menghubungkan jurang daripada prototaip pantas kepada pengeluaran berskala tinggi. Dengan memanfaatkan ketepatan berasaskan piawaian IATF 16949 dan keupayaan akhbar sehingga 600 tan, mereka membantu OEM mengesahkan proses pada peringkat awal dan meningkatkan skala komponen kritikal seperti lengan kawalan dan subrangka dengan pematuhan ketat terhadap piawaian global.

Kejuruteraan Pengeluaran Sifar Kecacatan

Menyelesaikan kecacatan penempaan logam automotif jarang berkaitan dengan mencari satu-satunya "peluru ajaib". Ia memerlukan pendekatan kejuruteraan sistematik yang menyeimbangkan fizik aliran bahan, ketepatan geometri perkakasan, dan ketelitian penyelenggaraan proses. Sama ada mengurangkan kesan lenturan balik dalam AHSS melalui strategi pampasan atau menghapuskan teritik dengan pengurusan kelegaan yang tepat, matlamatnya tetap sama: kestabilan.

Dengan mengintegrasikan simulasi ramalan semasa fasa rekabentuk dan pemeriksaan optikal yang kukuh semasa pengeluaran, pengilang boleh berpindah daripada menangani masalah secara reaktif kepada mengekalkan keupayaan proses. Hasilnya bukan sekadar komponen bebas cacat, tetapi proses pembuatan yang boleh diramal, menguntungkan, dan boleh diskalakan.

Soalan Lazim

1. Apakah kerosakan paling biasa dalam penempaan logam automotif?

Walaupun kekerapan berbeza mengikut aplikasi, springback kini merupakan kerosakan paling mencabar disebabkan oleh penggunaan meluas Keluli Kekuatan Tinggi (AHSS) untuk penjimatan berat. Kedutan dan retakan masih kerap berlaku dalam operasi pembentukan kompleks, tetapi lenturan semula memberi kesukaran terbesar terhadap ketepatan dimensi.

2. Bagaimanakah hubungan antara daya pemegang blan dengan kedutan?

Kerutan di kawasan flens disebabkan secara langsung oleh daya pemegang blank yang tidak mencukupi (BHF). Jika BHF terlalu rendah, logam lembaran tidak cukup terkawal untuk mencegah ketidakstabilan mampatan (kekenduran) semasa mengalir ke dalam acuan. Meningkatkan BHF dapat menekan kerutan tetapi meningkatkan risiko retakan jika ditetapkan terlalu tinggi.

3. Apakah perbezaan antara galling dan scoring?

Galling adalah sejenis haus lekatan di mana bahan dari logam lembaran berpindah dan melekat pada keluli alat, yang sering menyebabkan koyakan teruk pada bahagian seterusnya. Menggerudi biasanya merujuk kepada calar yang disebabkan oleh zarah-zarah abrasif atau serpihan (seperti duri atau slug) yang terperangkap antara logam lembaran dan permukaan acuan.

4. Bagaimanakah perisian simulasi dapat mencegah kecacatan penempaan?

Perisian simulasi (Analisis Elemen Terhingga) meramalkan tingkah laku bahan sebelum sebarang keluli dipotong. Ia membolehkan jurutera untuk melihat dengan jelas penipisan, risiko pecah, dan magnitud lompat balik dalam persekitaran maya. Ini membolehkan pengubahsuaian geometri acuan—seperti menambah manik tarikan atau pampasan untuk lompat balik—semasa fasa rekabentuk, secara ketara mengurangkan bilangan pusingan ujian fizikal dan kos.