STRESZCZENIE

Wady powierzchni w procesie tłocznictwa samochodowego są główną przyczyną odpadów i opóźnień w uruchomieniu produkcji, dzieli się je ogólnie na Klasę A wady estetyczne (które kompromitują wygląd) i wady strukturalne (które kompromitują bezpieczeństwo). Skuteczna diagnostyka wymaga rozróżnienia między wadami statycznymi (spowodowanymi zanieczyszczeniem lub uszkodzeniem narzędzi) a wady dynamiczne (spowodowanymi zmiennymi procesowymi takimi jak przepływ, ciepło i odkształcenie).

Aby osiągnąć produkcję bez wad, inżynierowie muszą zoptymalizować zmienne procesowe — w szczególności siłę docisku matrycy (BHF), smarowanie oraz promienie narzędzi — wykorzystując przy tym zaawansowane metody wykrywania. W niniejszym przewodniku omówiono podstawowe przyczyny krytycznych wad, takich jak efekt pomarańczy, linie uderzeń i pęknięcia, oferując praktyczne rozwiązania od symulacji cyfrowej po konserwację na hali produkcyjnej.

Wady estetyczne klasy A ("Zabójcy marki")

W przypadku zewnętrznych paneli skorupowych, takich jak maski, drzwi czy błotniki, nawet mikroskopijne odchylenia powierzchniowe mogą zniszczyć wymagany przez OEM-y wykończenie "klasy A". Wady te nie wpływają na wytrzymałość elementu, ale powodują widoczne zniekształcenia po pomalowaniu. Ich kontrola wymaga precyzyjnego zarządzania właściwościami materiału i rozkładem odkształceń.

Pomarańczowa skórka

Diagnoza: Chropowata, teksturowana powierzchnia przypominająca skórkę cytrusów. Po pomalowaniu staje się bardzo widoczna, rozpraszając światło i matowiąc wykończenie.

Główna przyczyna: Jest to przede wszystkim problem na poziomie materiału. Pojawia się, gdy poszczególne ziarna metalu odkształcają się niezależnie, a nie zbiorowo. Materiały o gruboziarnistej strukturze są bardziej narażone na to zjawisko podczas głębokiego tłoczenia. W niektórych przypadkach nadmierna ilość smaru może również powodować pułapkowanie kieszeni oleju, tworząc podobny wygląd powierzchni.

Rozwiązanie:

• Wybór materiału: Przejdź na blachę drobnoziarnistą z ściślejszymi standardami kontroli wielkości ziarna.
• Zarządzanie odkształceniem: Upewnij się, że materiał jest wystarczająco rozciągnięty, aby naprężyć powierzchnię, ale nie tak bardzo, by wywołać niestabilność na poziomie ziaren.
• Kontrola smarowania: Optymalizuj lepkość smaru oraz ilość jego nanoszenia, aby zapobiec tzw. hydrostatycznemu matowieniu.

Linie poślizgu vs. linie uderzeń

Oba te wady są często mylone, ale mają różne przyczyny mechaniczne. Odróżnienie ich jest kluczowe dla wyboru odpowiedniego rozwiązania.

• Linie poślizgu: Powstają w wyniku przesuwania się blachy metalowej fizyczne przesuwanie po promieniu narzędzia (na przykład wejściowy promień wykrojnika lub linia charakteru). Ten ruch poleruje powierzchnię, pozostawiając widoczną ścieżkę. Naprawa: Wypoleruj promienie narzędzia do wykańczenia lustrzanego, zastosuj wysokowydajne środki smarne lub dostosuj projekt dodatku, aby zmniejszyć ruch metalu nad tym konkretnym promieniem.
• Linie uderzeń (lub linie zderzeń): Spowodowane przez histereza odkształcenia . Gdy metal zostaje wygięty po promieniu i następnie rozgięty, szybka zmiana odkształcenia może pozostawić widoczną linię, nawet jeśli nie doszło do przesuwania. Często występuje w pobliżu linii charakteru. Naprawa: Zwiększ promień narzędzia, aby zmniejszyć ostrość cyklu gięcia-rozgięcia, lub użyj oprogramowania symulacyjnego aby zoptymalizować rozkład odkształceń w fazie projektowania.

Wklęsnięcia powierzchni i ślady zapadania

Diagnoza: Delikatne wklęsnięcia lub „wklęsłe miejsca”, które są niewidoczne gołym okiem, dopóki część nie zostanie pomalowana lub przetarta. Zwykle występują wokół wgłębień na uchwyty drzwi lub klap wlewu paliwa.

Główna przyczyna: Często są to wady "spadkowe" spowodowane nierównomierną dystrybucją obciążenia. Kiedy obszar o wysokiej szybkości naprężenia jest otoczony obszarem o niskiej szybkości naprężenia, materiał rozluźnia się nierównomiernie, tworząc niskie miejsce. Elastyczne odzyskiwanie (springback) wokół złożonych geometrii może również ciągnąć powierzchnię w kierunku wewnętrznym.

Rozwiązanie: Zwiększa Siłę Uchwytu Blachy (BHF) aby wytworzyć wystarczające napięcie w całej płycie, zapewniając jednolite przepływy materiału. Nadmierne zakrzywienie twarzy może również zrekompensować oczekiwany relaks.

Wady integralności strukturalnej ("częściowo zabójcze")

Wady konstrukcyjne powodują natychmiastowe odrzucenie części, ponieważ naruszają fizyczną integralność elementu. Są one regulowane przez schemat granicy formowania (FLD) i równowagę między naprężeniami rozciągającymi i ciśnieniowymi.

Pęknięcia i rysy

Diagnoza: Widoczne łzy w metalu, od złamań włosowych po katastrofalne pęknięcia. Zazwyczaj występują one w obszarach o wysokim rozrzedzeniu, takich jak głębokie kąty.

Mechanizm: Materiał przekroczył swoje granice wytrzymałości na rozciąganie. To jest... defekt dynamiczny często spowodowane nadmiernym tarciem, niewystarczającą elastycznością materiału (wartość n) lub agresywną geometrią matrycy.

Działania korygujące:

1. Zmniejszyć BHF: Zmniejszyć siłę przycisku, aby materiał swobodniej przepływał do jamy.
2. Smarowanie: Należy stosować bardziej wydajne środki smarowe lub zainstalować aktywne systemy smarowania w punktach tarcia krytycznych.
3. Optymalizacja promienia: Zwiększ promienie wejścia do matrycy. Ostry promień działa jak hamulce, uniemożliwiając przepływ materiału i powodując jego rozciąganie do awarii.

Zakraczanie

Diagnoza: Zgięty, zgięty metal, zwykle znajdujący się w obszarze kołnierza lub stożkowanych ścianach. W przeciwieństwie do rozszczepów, zmarszczki są spowodowane niestabilności ściskania .

Mechanizm: Kiedy metal jest sprężany w sposób tangencyjny (sciskany razem), ma tendencję do wychylania się z płaszczyzny, jeśli nie jest ograniczony. Jest to powszechne w ścianach stożkowych, gdzie występuje nadmiar materiału.

Działania korygujące:

• Zwiększenie BHF: Wykorzystaj więcej ciśnienia na kołnierz, aby fizycznie powstrzymać zgięcie.
• Użyj koralików do rysowania: Wstaw kolce do wyciągania, aby ograniczyć przepływ materiału i zwiększyć napięcie w ścianie, wyciągając luźny materiał, który powoduje zmarszczki.
• Zauważmy kompromis: Zwiększenie BHF w celu naprawy zmarszczek zwiększa ryzyko rozszczepów. Okno procesu jest bezpieczną strefą między tymi dwoma trybami awarii.

Wady narzędziowe i procesowe

Nie wszystkie wady są wynikiem przepływu materiału; wiele z nich jest śladem stanu narzędzia lub środowiska pieczętowania. Rozróżnienie między statyczny i dynamiczny źródła jest pierwszym krokiem w rozwiązywaniu problemów.

Wady statyczne i dynamiczne

Zacieranie i zadziory

Zatarcia (lub zużycie adhezyjne) występuje, gdy blacha stalowa mikroskopijnie łączy się ze staliem narzędziowym z powodu wysokiego ciśnienia i temperatury, odrywając kawałki materiału. Powoduje to głębokie zadrapania i niszczy powierzchnię narzędzia. Zjawisko to często występuje przy tłoczeniu stali wysokowytrzymałej i aluminium. Rozwiązaniem jest stosowanie zaawansowanych powłok narzędziowych PVD oraz zapewnienie zgodności chemicznej między środkiem smarnym a przedmiotem obrabianym.

Zadziory to ostre, wypukłe krawędzie wzdłuż linii cięcia. Powstają niemal zawsze na skutek nieprawidłowego luź matrycy jeśli szczelina między wykrojnikiem a matrycą jest zbyt duża (zazwyczaj >10-15% grubości materiału), metal się rozedrze zamiast być czysto ścinany. Jeśli jest zbyt ciasna, wymagana jest nadmierna siła.

Kontrolowanie tych zmiennych wymaga solidnego sprzętu i precyzyjnego inżynierii. Dla producentów chcących minimalizować te ryzyka od samego początku, kluczowe jest nawiązanie współpracy z wykwalifikowanym wykonawcą. Shaoyi Metal Technology specjalizuje się w eliminowaniu tej luki, wykorzystując precyzyjne możliwości prasowe certyfikowane zgodnie z IATF 16949 o nośności do 600 ton, aby dostarczać kluczowe komponenty, takie jak wahacze, z rygorystycznym przestrzeganiem standardów powierzchniowych OEM.

Metody wykrywania i kontroli jakości

Współczesne standardy motoryzacyjne poszły daleko poza prostą kontrolę wzrokową. Wykrycie wady jest przydatne, ale jej przewidywanie jest przełomowe.

Ręczne a cyfrowe stonowanie

Ręczne stonowanie: Tradycyjna metoda polega na przesuwaniu płaskiego kamienia ściernego po powierzchni tłoczonej blachy. Wysokie miejsca (zarosty, szczyty) są szlifowane, podczas gdy niskie pozostają nietknięte, tworząc mapę kontrastu wizualnego. Choć skuteczna, metoda ta jest pracochłonna i zależy od umiejętności operatora.

Cyfrowe stonowanie: Odnosi się to do wykorzystania oprogramowania symulacyjnego (takiego jak AutoForm) lub danych ze skanowania optycznego w celu wygenerowania wirtualnej mapy wad powierzchni. Symulując fizyczny proces stonowania w środowisku cyfrowym, inżynierowie mogą identyfikować wady klasy A zanim jeszcze zostanie wykonany kształtownik . To przesuwa kontrolę jakości z fazy „Prób” do fazy „Projektowania”, znacząco skracając czas i koszt rozwoju.

Systemy pomiarowe optyczne

Systemy automatyczne wykorzystują światło strukturalne (szachownicę) lub skanowanie laserowe do pomiaru topologii powierzchni z dokładnością do mikrometra. Systemy te dostarczają obiektywnych, ilościowych danych, które mogą być przekazywane z powrotem do systemu sterowania prasy. Na przykład, jeśli system optyczny wykryje tendencję do powstawania tzw. "sink mark", linia prasowa może automatycznie dostosować ciśnienie poduszki kompensacyjnej, tworząc zamknięty cykl kontroli jakości.