Mengira Tonnage Stamping: Formula Penting

RINGKASAN

Mengira keperluan tenaga penempaan adalah penting untuk memilih tekanan yang betul dan memastikan proses pembuatan berjaya. Formula asasnya adalah: Tenaga = Perimeter Potongan (inci) × Ketebalan Bahan (inci) × Kekuatan Ricih Bahan (tan/inci²) . Ketepatan pengiraan ini bergantung kepada penggunaan kekuatan ricih yang tepat bagi bahan tertentu anda, kerana nilai ini berbeza secara ketara antara logam seperti keluli lembut, aluminium, dan keluli kekuatan tinggi lanjutan.

Formula Asas untuk Tenaga Penempaan

Di teras mana-mana operasi penempaan terdapat pengiraan kritikal untuk menentukan daya yang diperlukan bagi memotong atau membentuk sebahagian. Daya ini, diukur dalam tan, menentukan saiz dan kapasiti tekanan yang diperlukan. Menggunakan tekanan yang terlalu kecil boleh menyebabkan kerosakan peralatan dan kegagalan pengeluaran, manakala tekanan yang terlalu besar adalah tidak cekap dan mahal. Formula yang paling diterima umum untuk mengira tenaga bagi operasi penembusan dan penusukan adalah mudah namun berkesan.

Formula utama dinyatakan sebagai:

Force (Tons) = P × Th × SS

Setiap pemboleh ubah dalam persamaan ini mewakili aspek penting bagi operasi tersebut:

• P (Perimeter): Ini adalah jumlah panjang potongan yang dibuat, diukur dalam inci. Untuk lubang bulat ringkas, ini merupakan ukur lilit (π × diameter). Untuk bentuk segi empat atau segi empat tepat, ini adalah jumlah semua sisi.
• Th (Ketebalan): Ini adalah tolok atau ketebalan logam keping yang ditebuk, diukur dalam inci.
• SS (Kekuatan Ricih): Ini adalah sifat asas bahan yang menentukan rintangannya terhadap ricikan, dinyatakan dalam tan per inci persegi. Ini adalah pemboleh ubah paling penting untuk ketepatan.

Sebagai contoh, untuk mengira tenaga tebukan yang diperlukan bagi membuat lubang berdiameter 2 inci pada kepingan keluli lembut setebal 0.10 inci, yang mempunyai kekuatan ricih kira-kira 25 tan/inci², pengiraannya adalah: Tenaga Tebukan = (2 inci × 3.1416) × 0.10 inci × 25 tan/inci² = 15.7 tan. Adalah amalan biasa menambah faktor keselamatan sebanyak 15-20% untuk mengambil kira pemboleh ubah seperti haus alat.

Untuk mengaplikasikan formula ini kepada projek anda sendiri, ikuti langkah-langkah berikut:

1. Tentukan Perimeter (P): Kira jumlah panjang semua tepi yang dipotong dalam satu hentaman akhian.
2. Ukur Ketebalan Bahan (Th): Gunakan angkup untuk mendapatkan ukuran tepat ketebalan bahan anda dalam inci.
3. Kenal pasti Kekuatan Ricih Bahan (SS): Cari kekuatan ricih bahan khusus anda dalam tan per inci persegi. Ini biasanya boleh didapati dalam lembaran data bahan atau buku rujukan kejuruteraan.
4. Kira Tonnage: Darabkan ketiga-tiga nilai tersebut untuk mendapatkan daya yang diperlukan dalam tan.
5. Tambah Faktor Keselamatan: Tingkatkan kiraan tan anda sebanyak 15-20% untuk memastikan tekanan anda mempunyai kapasiti yang mencukupi.

Penerokaan Mendalam Pemboleh Ubah Utama: Sifat Bahan dan Geometri Komponen

Ketepatan pengiraan tan anda bergantung kepada kualiti data yang digunakan. Walaupun perimeter dan ketebalan adalah ukuran yang mudah, kekuatan ricih bahan merupakan pemboleh ubah rumit yang memberi kesan besar terhadap keputusan. Ketiadaan kefahaman tentang sifat ini sering menjadi punca kesilapan, terutamanya dengan aloi moden.

Kekuatan ricih bukanlah pemalar sejagat; ia berbeza secara besar-besaran antara satu bahan dengan bahan lain. Sebagai contoh, aluminium lembut memerlukan daya yang jauh lebih rendah untuk diricih berbanding keluli tahan karat yang dikeraskan. Keluli Kekuatan Tinggi Lanjutan (AHSS), yang semakin banyak digunakan dalam industri automotif kerana nisbah kekuatan terhadap beratnya, mempunyai kekuatan ricih yang boleh beberapa kali ganda lebih tinggi berbanding keluli lembut tradisional. Seperti yang dinyatakan dalam AHSS Guidelines , pengiraan anggaran konvensional yang digunakan untuk keluli lembut boleh sangat meramal terlalu rendah tonet yang diperlukan untuk bahan maju ini, menyebabkan masalah besar.

Geometri bahagian juga sama pentingnya. Perimeter mesti dikira dengan tepat mengikut bentuk yang dipotong. Untuk bentuk mudah seperti bulatan (Lilitan = π × diameter) atau segi empat tepat (Perimeter = 2 × panjang + 2 × lebar), ini adalah mudah. Untuk bentuk kompleks dan tidak sekata, perimeter adalah jumlah semua segmen garis lurus dan melengkung yang dipotong secara serentak.

Untuk menunjukkan perbezaan dalam sifat bahan, berikut adalah jadual nilai kekuatan ricih anggaran bagi logam biasa:

Nota: Ini adalah nilai anggaran. Sentiasa rujuk helaian spesifikasi pembekal bahan anda untuk data yang tepat.

Untuk memastikan ketepatan dalam pengiraan anda:

• Sahkan Spesifikasi Bahan: Jangan mengandaikan kekuatan ricih. Sentiasa dapatkan nilai yang betul bagi aloi dan temper bahan anda.
• Ukur Ketebalan dengan Tepat: Perubahan kecil dalam ketebalan bahan boleh memberi kesan ketara terhadap jumlah tan, terutamanya dengan bahan berkekuatan tinggi.
• Kira Perimeter dengan Teliti: Untuk bahagian kompleks, pecahkan geometri kepada segmen yang lebih kecil untuk memastikan jumlah panjang potongan dikira dengan betul.

Pengiraan untuk Operasi Penempaan yang Berbeza

Walaupun prinsip asas pengiraan daya adalah sama, formula tersebut perlu disesuaikan untuk jenis operasi penempaan yang berbeza. Perbezaan utama terletak pada bahagian proses yang menggunakan tenaga dan bagaimana bahan tersebut dikenakan tekanan. Kekeliruan mengenai keperluan untuk penembusan, peninjuan, dan penarikan merupakan punca biasa kesilapan pengiraan.

Menembusi dan Menyusun: Kedua-duanya adalah operasi pemenggalan. Penembusan mengalihkan bahan untuk mencipta lubang, manakala pengekosan memotong profil bahagian daripada helaian yang lebih besar. Bagi kedua-duanya, formula piawai (Tonnage = P × Th × SS) digunakan secara langsung. Keutamaannya adalah menggunakan perimeter ciri yang dipotong dan kekuatan ricih bahan. Sebagai contoh, dalam penembusan, 'P' adalah lilitan penembuk; dalam pengekosan, 'P' adalah perimeter bahagian akhir.

Lukisan: Ini adalah operasi pembentukan, bukan operasi pemenggalan. Penarikan membentangkan logam kepingan ke bentuk tiga dimensi, seperti cawan atau kelongsong. Bahan tersebut dikenakan tegangan, bukan ricih. Oleh itu, pengiraan perlu diubah suai. Seperti yang diterangkan oleh Pembuat , formula penarikan menggantikan kekuatan ricih (SS) dengan Kekuatan Tegangan Muktamad (UTS) . Selain itu, daya yang diperlukan oleh pemegang kepingan atau pad tekanan perlu dikira dan ditambah kepada jumlah keseluruhan.

Progressive Stamping: Dalam die progresif, pelbagai operasi (contohnya, menumbuk, membengkok, membentuk) berlaku di stesen yang berbeza dengan setiap pukulan akhbar. Untuk mengira jumlah tangki, anda mesti mengira kekuatan yang diperlukan untuk setiap operasi yang dilakukan secara serentak dan kemudian jumlahkan mereka bersama-sama. Ini termasuk menusuk, membentuk, membengkok, dan juga kekuatan yang dilakukan oleh stripper spring dan bantal tekanan nitrogen.

Berikut adalah perbandingan pertimbangan utama untuk operasi yang berbeza:

Untuk memilih pengiraan yang betul, gunakan senarai semak ini:

• [ ] Adakah operasi tersebut terutamanya memotong bahan? Jika ya, gunakan formula kekuatan ricih.
• [ ] Adakah operasi tersebut meregang atau membentuk bahan ke bentuk 3D? Jika ya, gunakan formula kekuatan tegangan dan tambah tekanan pad.
• [ ] Adakah pelbagai operasi berlaku dalam satu langkah penekan? Jika ya, kirakan tan untuk setiap operasi dan jumlahkannya.

Pertimbangan Lanjutan dan Faktor yang Mempengaruhi Tonnage

Formula asas memberikan anggaran yang kukuh, tetapi dalam persekitaran pengeluaran sebenar, beberapa faktor lain boleh mempengaruhi jumlah tan metrik sebenar yang diperlukan. Mengabaikan butiran ini boleh menyebabkan ramalan menjadi tidak tepat dan menimbulkan masalah pemprosesan. Jurutera berpengalaman mengambil kira hal-hal halus ini untuk memperbaiki pengiraan mereka dan memastikan kestabilan proses.

Salah satu faktor paling penting ialah keadaan perkakasan. Formula piawai kerap mengimbangi perkakasan yang tumpul dengan menggunakan ketebalan penuh bahan. Namun begitu, perkakasan yang tajam menyebabkan bahan pecah setelah menembusi hanya sebahagian kecil daripada ketebalannya (kerap kali 20-50%), maka mengurangkan daya yang diperlukan. Sebaliknya, perkakasan yang haus atau tumpul akan memerlukan lebih banyak tan metrik. Faktor-faktor lain termasuk jarak antara penumbuk dan acuan, kepersisan kekerasan bahan, dan kelajuan mesin tekan.

Selain itu, terdapat perbezaan kritikal antara tan (daya puncak) dan tenaga. Tekanan mungkin mempunyai penarafan tan yang mencukupi, tetapi tidak memadai dari segi tenaga untuk menyelesaikan kerja, terutamanya untuk operasi penarikan dalam yang melibatkan bahan di bahagian atas rentetan tekanan. Ini boleh menyebabkan tekanan terhenti di hujung bawah rentetannya. Pendekatan moden semakin bergantung kepada Analisis Elemen Terbatas (FEA) dan perisian simulasi untuk mengatasi batasan pengiraan manual. Seperti yang dinyatakan oleh StampingSimulation , alat ini dapat memodelkan secara tepat faktor kompleks seperti pengerasan regangan bahan, pantulan balik (springback), dan tekanan pengapit sepanjang proses pembentukan. Untuk komponen kompleks, terutamanya dalam sektor automotif, pemanfaatan simulasi CAE lanjutan bukan lagi kemewahan tetapi suatu keperluan. Pembekal utama seperti Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. menggunakan teknologi ini untuk memastikan ketepatan dan kecekapan dalam pengeluaran acuan stamping automotif dan komponennya.

Untuk operasi yang lebih boleh dipercayai dan selamat, pertimbangkan petua pakar berikut:

• Gunakan Faktor Keselamatan: Sentiasa tambah sekurang-kurangnya 15-20% kepada jumlah tan metrik yang dikira untuk mencipta ruang tampung bagi variasi bahan dan haus alat.
• Ambil Kira Semua Daya: Dalam acuan kompleks, ingat untuk menambah daya daripada spring nitrogen, pad tekanan, dan cam dipacu kepada jumlah keseluruhan anda.
• Pertimbangkan Ketajaman Alat: Jika anda mengekalkan alat yang sangat tajam, anda mungkin boleh menggunakan nilai tan metrik yang lebih rendah, tetapi pengiraan berdasarkan alat yang tumpul memberikan had atas yang lebih selamat.
• Seimbangkan Beban: Dalam mesin tekan besar atau acuan progresif, pastikan beban diseimbangkan merata di atas katil tekan untuk mengelakkan kecondongan dan kehausan awal pada mesin tekan dan acuan.

Soalan Lazim

1. Bagaimanakah cara mengira tan metrik untuk penempaan?

Kaedah yang paling biasa untuk mengira tan metrik dalam penempaan (khususnya untuk proses menembusi dan memblank) adalah dengan menggunakan formula: Tan Metrik = Perimeter potongan (dalam inci) × Ketebalan Bahan (dalam inci) × Kekuatan Ricih bahan tersebut (dalam tan per inci persegi). Nilai kekuatan ricih adalah kritikal dan berbeza-beza besar bergantung pada jenis logam yang digunakan.

2. Bagaimana anda mengira keperluan tan metrik?

Untuk mengira keperluan jumlah tan metrik, anda mesti dahulu mengenal pasti semua kerja yang dilakukan dalam satu hentaman loyang. Untuk operasi memblank ringkas, anda gunakan formula piawai (Perimeter × Ketebalan × Kekuatan Ricih). Untuk acuan progresif dengan berbagai stesen, anda mesti mengira tan metrik bagi setiap stesen yang melakukan kerja secara serentak (contohnya, menembusi, pembentukan, lenturan) dan kemudian tambahkan semua nilai tersebut untuk mendapatkan jumlah tan metrik yang diperlukan.

3. Bagaimana tan metrik loyang tempa dikira?

Mengira tan untuk penekan tempa adalah secara asasnya berbeza daripada pemeteraan. Sebaliknya tindakan geser berasaskan perimeter, proses tempa melibatkan mampatan isi padu bahan. Formula ini lebih kompleks dan kebiasaannya berkaitan dengan keluasan unjuran tempaan, tegasan alir bahan pada suhu pempaanan, dan faktor kerumitan bentuk. Ia tidak boleh ditukar ganti dengan pengiraan tan pemeteraan.