REZUMAT

Exact calcularea forței de presare pentru piesele auto necesită abordări distincte pentru ambutisarea metalică și turnarea prin injecție, cu un avertisment critic privind materialele moderne. Pentru ambutisarea metalică, formula de bază este Tonaj = Perimetru × Grosime × Rezistența la forfecare . Cu toate acestea, calculele standard eșuează periculos la oțelurile înalt rezistente avansate (AHSS), unde rezistențele mari la tracțiune și întărirea prin deformare pot multiplica forța necesară cu un factor de 3–5x față de oțelul moale.

Pentru aplicațiile de turnare prin injecție, formula principală este Forța de strângere = Aria proiectată × Factorul de strângere (în mod tipic 2–5 tone/in² în funcție de grosimea pereților). Echipele de inginerie trebuie să verifice nu doar forța maximă, ci și capacitatea energetică (energia volantului) a presei pentru a preveni blocarea în timpul operațiunilor de ambutisare profundă. Verificați întotdeauna calculele cu Analiza prin Elemente Finite (FEA) înainte de finalizarea proiectelor matrițelor.

Schimbarea de paradigmă AHSS: De ce eșuează formulele vechi

În sectorul auto, trecerea de la oțelul blând la oțelul avansat de înaltă rezistență (AHSS) a făcut ca calculele "regulii de bază" din anii 1980 să fie depășite. În timp ce regulile tradiționale (cum ar fi lungimea × grosimea × constantă) funcționau pentru brațele generice, ele prezintă riscuri grave de siguranță pentru componentele structurale moderne ale automobilelor, cum ar fi stâlpii B sau întăririle șasiului.

În prezent, calitățile AHSS, cum ar fi oțelurile cu dublă fază (DP) și cele de a treia generație, depășesc în mod regulat rezistența la tracțiune de 1180 MPa. Acest lucru introduce un "efect multiplicator" în cazul în care forța necesară pentru tăierea sau formarea materialului nu este la scară liniară. AHSS Guidelines să avertizeze că previziunile convenționale subestimează adesea tonajul necesar, ceea ce duce la oprirea presei sau la deteriorarea catastrofică a cadrului.

În plus, inginerii trebuie să dea socoteală de Ecruisarea - Nu. Spre deosebire de oțelul blând, care menține un comportament relativ constant, AHSS se întărește semnificativ pe măsură ce este deformat. Un material care începe la o rezistență de ieșire de 980 MPa poate crește cu peste 100 MPa în timpul procesului de formare. Prin urmare, o presă selectată numai pe baza proprietăților inițiale ale materialului va avea adesea lipsă de curba de energie necesară pentru a finaliza lovirea, chiar dacă tonajul său maxim nominal pare suficient.

Partea 1: Calcule ale tonajului de imprimare a metalelor

Pentru piesele structurale auto, calculul precis al tonajului începe cu fizica de tăiere și defectarea tracțiunii. Calculele diferă în funcție de faptul dacă operația este de tăiere (desfășurare/percuție) sau de formare (desenare/întoarse).

Formula de bază: blanching şi piercing

Formula fundamentală pentru calcularea forței necesare pentru tăierea foliei este:

T = L × t × Ss

• T = Tonaj (Forță necesară)
• L = Lungimea totală a tăieturii (perimetru)
• t = Grosimea materialului
• Ss = Rezistența la tăiere a materialului

Ajustare esenţială a materialelor: Pentru oțelul ușor standard, rezistența la tăiere este adesea estimată la 80% din rezistența la tracțiune. Cu toate acestea, pentru aliajele auto cu rezistenţă ridicată, trebuie să consultaţi certificarea fabricii. Folosirea unei constante generice este cea mai frecventă cauză a presei subdimensionale.

Corectarea pentru dezbrăcarea şi siguranţa

Forţa de tăiere e doar o parte din ecuaţie. Trebuie să adaugi Forţa de desprindere forţa necesară pentru a retrage pumnul de pe material, care se agăţă strâns datorită spintecării. Pentru AHSS, forța de stripat poate ajunge la 20% din forța de tăiere. Prin urmare, tonajul total necesar ($T_{total}$) ar trebui, în general, să fie calculat ca:

$T_{total} = T_{cutting} imes 1,20$ (factor de siguranță și de desprindere)

Aplicarea practică în producţie

Când trecem de la calculul teoretic la producția fizică, capacitatea echipamentelor devine factorul limitator. Pentru producătorii care doresc să reducă diferența dintre prototiparea rapidă și producția în serie, este vital să selecteze un partener cu capacități de presă diverse. Companii precum Shaoyi Metal Technology să utilizeze prese de până la 600 de tone pentru a se adapta cerințelor de forță ridicată ale brațelor și subcadrelor de comandă auto, asigurând alinierea calculelor teoretice cu execuția certificată IATF 16949;

Partea 2: Tonaj de creante de formare prin injectare

În timp ce șasiul este dominat de ștampilarea metalică, o parte semnificativă a "părților auto" implică componente interioare și estetice produse prin injecție. Aici, parametrul critic este Tonajul de prindere, forța necesară pentru a menține mucegaiul închis împotriva presiunii de injecție.

Formula suprafeței proiectate

Formula standard pentru estimarea forței de prindere este:

F = A × CF

• F = Forța de prindere (tone)
• A = Suprafața totală proiectată (inclusiv alergătorii)
• Cf. = Factorul de prindere (tone pe inch pătrat/cm)

Specificități auto: pereți subțiri și flux mare

Plasticul de consum standard ar putea folosi un factor de prindere de 23 tone pe inch pătrat. Cu toate acestea, piesele auto, cum ar fi barajele sau panourile de instrumente cu perete subțire, necesită, de obicei, presiuni de injecție mai mari pentru a umple cavitatea înainte ca materialul să înghețe. RJG Inc. observă că, pentru aceste aplicații exigente, factorul de prindere ar trebui adesea crescut la 35 tone pe centimetru pătrat - Nu. În plus, ar trebui adăugată o marjă de siguranță de 10% pentru a preveni fulgerarea, asigurând astfel că presă funcționează într-o fereastră stabilă, nu la limita sa absolută.

Dimensiune avansată: energie vs. tonaj maxim

O greşeală comună în alegerea presei auto este confuză Număr de tone cu Capacitatea energetică - Nu. O presă de 500 de tone poate oferi doar 500 de tone de forță în apropierea fundului tracțiunii (centrul mort de jos). Dacă o piesă auto necesită o tragere profundă (de exemplu, o oală de ulei de 4 inci), formarea începe la câțiva centimetri deasupra fundului.

La această înălțime, avantajul mecanic al presei este mai mic, iar tonajul disponibil este semnificativ "depreciat". Mai important, desenul profund consumă o cantitate enormă de energie din volan. Dacă energia necesară pentru a muta metalul depăşeşte energia cinetică stocată de volan, presa se va opri, indiferent de tonaj. Fabricantul subliniază faptul că ignorarea "curbei de tonaj" este o cauză principală a epuizării motorului și a defecțiunii ambreiajului în stamparea automobilelor.

Pericolul de a inversa tonajul

Operaţiunile de blanare cu tensiune ridicată eliberează o energie enormă instantaneu atunci când materialul se frânge. Acest lucru creează "Tonaj invers" (sau "snap-through"), trimitând unde de șoc înapoi prin structura presei. În timp ce presele standard tolerează sarcini inverse de aproximativ 10% din capacitate, tăierea AHSS poate genera sarcini inverse de peste 20%. Această oboseală repetată de șoc crește cadre de presă și distruge electronice sensibile. Pentru a atenua acest risc, sunt adesea necesare amortizoare hidraulice sau servoprese specializate.

Rolul simulației (AutoForm/FEA)

Având în vedere variabilele de întărire a muncii, coeficienții de frecare și geometriile complexe, calculele manuale trebuie să fie considerate estimări, nu specificații finale. Furnizorii auto de top impun acum utilizarea software-ului de analiză a elementelor finite (FEA), cum ar fi AutoForm, pentru selecția finală a presei.

Simularea oferă informații pe care formulele le ratează, cum ar fi:

• Forțe de legare active: Forța variabilă necesară pentru a menține folia în poziție în timpul desenării.
• Harti de intarire locale: Vizualizarea exact în cazul în care rezistența de randament materialul crește în timpul formării.
• Evolutia frecarei: Cum afectează defecțiunea lubrifiantului cerințele de tonaj în timpul tracțiunii.

Conform Simularea ștampilației , verificarea procesului digital previne costul exorbitant al "accidentelor cu motorul" în timpul încercărilor fizice. Pentru a se face o cotare, trebuie să se utilizeze întotdeauna limita superioară a rezultatelor simulației pentru a se ține seama de variațiile loturilor de materiale.

Integritatea ingineriei în calculul tonajului

Marja de eroare în calculul volumului de presă pentru piesele auto a dispărut. Introducerea aliajelor de înaltă rezistenţă înseamnă că subdimensionalizarea presei nu mai este o problemă minoră de eficienţă, ci un risc catastrofal pentru mașini și siguranţă. Inginerii trebuie să treacă dincolo de formulele statice la o înțelegere dinamică a comportamentului materialului, curbele de energie și datele de simulare.

Printr-o distincție riguroasă între sarcina maximă și capacitatea energetică și verificarea rezultatelor cu FEA, producătorii își pot proteja activele și pot asigura livrarea de componente fără defecte. În acest mediu cu riscuri mari, precizia nu este doar un obiectiv; este singurul standard operațional.

Întrebări frecvente

1. să se Care este diferența dintre tonajul de presă hidraulică și cel mecanic?

Presele hidraulice pot furniza o tonajă nominală completă în orice moment al loviturii, fiind ideale pentru tracțiunea în adâncime, unde este nevoie de forță timpurie. Presele mecanice pot livra numai tonaj complet în apropierea fundului loviturii (centrul mort de jos) și sunt limitate de energia volanului la poziții mai înalte.

2. În cazul în care Cum afectează grosimea materialului calculul tonajului?

Tonajul este direct proporțional cu grosimea materialului în operațiunile de blanare. Dublarea grosimii dublează forţa necesară. Cu toate acestea, în îndoirea și formarea, grosimea crește forța exponențial, necesitând adesea ajustări ale lățimii de deschidere a matriței pentru a gestiona sarcina.

3. Înveţi să te gândeşti. De ce este necesară o marjă de siguranță pentru tonajul presei?

Se recomandă o marjă de siguranță de 20% pentru a ține seama de variațiile de materiale (cum ar fi loturile mai groase de la moară), uzura instrumentelor (punctele plictisitoare necesită mai multă forță) și pentru a preveni funcționarea presei la capacitatea maximă, ceea ce accelere