Procesul de coining în ambutisarea auto: Precizie și control al revenirii elastice

REZUMAT

The procesul de ambutisare în stampilarea automotive este o tehnică de formare la rece de înaltă precizie la care tabla metalică este comprimată între un poanson și o matriță, având un joc semnificativ mai mic decât grosimea materialului. Spre deosebire de îndoirea obișnuită în aer, ambutisarea forțează metalul să curgă plastic, eliminând efectiv tensiunile interne și reducând revenirea elastică la niveluri aproape nule. Acest proces necesită o forță imensă — de obicei de 5 până la 8 ori mai mare decât cea utilizată în formarea standard — pentru a crea elemente structurale rigide, cu toleranțe strânse, cum ar fi teșituri, rigidizări și unghiuri calibrate.

Ce este ambutisarea în stampilarea automotive?

În esență, ambutisarea este definită de o condiție mecanică distinctă: jocul dintre poanson și matriță este mai mic decât grosimea tablei din care se realizează piesa. În timp ce operațiile standard de stampare îndoaie sau întind metalul, ambutisarea exercită o compresiune intensă asupra acestuia. Această forță de compresiune este suficient de mare pentru a depăși limita de curgere a materialului, inducând curgere plastică care forțează metalul să se adapteze perfect la cavitatea matriței, asemenea unui lichid.

Acest mecanism diferențiază ambutisarea de celelalte metode de formare. În cazul "îndoirii în aer", poansonul împinge metalul într-o matriță în V fără a ajunge complet în fund, lăsând unghiul final dependent de revenirea elastică. În cazul ambutisării, vârful poansonului pătrunde prin metal dincolo de axa neutră, subțiind materialul în punctul de contact. Această acțiune determină întărirea suprafeței și rafinarea structurii granulare, rezultând o piesă care nu este doar dimensional precisă, ci adesea și structural superioară în zona ambutisată.

Termenul „matriță închisă” este adesea folosit pentru a descrie acest mediu. Deoarece metalul este închis și supus la presiune, acesta nu poate scăpa, fiind forțat să umple fiecare detaliu al sculei. Din acest motiv, ambutisarea este metoda preferată pentru crearea unor caracteristici complexe pe componentele auto care necesită o repetabilitate absolută, cum ar fi contactele electrice și suporturile precise pentru senzori.

Aplicația decisivă: reducerea revenirii elastice și precizia

Cea mai importantă aplicație a procesul de ambutisare în stampilarea automotive este gestionarea revenirii elastice. Oțelurile înalte rezistență utilizate în șasiurile vehiculelor moderne sunt notorii pentru tendința de a reveni către forma lor inițială după îndepărtarea sarcinii de formare, ceea ce provoacă probleme semnificative la asamblare.

Calibrarea rezolvă această problemă prin „calibrarea” îndoirii. Când poansonul comprimă raza unei piese îndoite (cum ar fi o flanșă), se reduc tensiunile și compresiunile care se acumulează în mod natural în timpul fazei de îndoire. Prin anularea acestor forțe interne, metalul își pierde „memoria” formei plate și se fixează în unghiul calibrat.

Datele din industrie subliniază eficacitatea acestei abordări. Pentru flanșele complexe auto, revenirea elastică poate cauza deviații de până la 3 mm, ceea ce este inacceptabil pentru asamblarea robotică prin sudură. Aplicarea unei operații de calibrare pe raza de îndoire poate reduce aceste deviații la maximum toleranțe de ±0,5 mm această precizie face ca calibrarea să fie indispensabilă în fabricarea pieselor critice pentru siguranță, unde acuratețea geometrică este obligatorie.

Calibrare vs. Amprentare vs. Fundalizare

Adesea apare confuzie între ambutisare, reliefare și bottoming, dar acestea sunt procese distincte cu cerințe inginerice diferite. Tabelul de mai jos prezintă diferențele principale pentru inginerii auto:

În timp ce ribit creează elemente reliefate sau adâncite în principal pentru rigiditate (cum ar fi pe ecranele termice) sau pentru identificare, fără a modifica drastic structura internă a materialului, așa cum face amprentarea. Fundalizarea este o soluție intermediară, presând tabla contra matriței pentru a stabili un unghi, dar fără fluxul compresiv extrem care definește amprentarea reală.

Parametrii procesului și cerințele privind sculele

Implementarea amprentării necesită echipamente robuste capabile să ofere forțe masive. Formula pentru calculul tonajului în amprentare este agresivă: inginerii calculează adesea forța necesară ca fiind de 5 până la 8 ori tonajul necesar pentru îndoirea în aer . Acest lucru exercită tensiuni imense asupra presei și a sculelor. Ar putea fi necesară o presă de 600 de tone pentru amprentarea unor zone relativ mici pe oțel structural automotive gros.

Proiectarea sculelor și blocarea hidrostatică

Sculele pentru ambutisare trebuie fabricate din oțel special durificat de înaltă calitate pentru a rezista fisurării sub sarcină compresivă. O considerație critică de proiectare este ungerea. Deoarece ambutisarea este un proces cu matriță închisă, aplicarea unui exces de lubrifiant poate duce la blocare hidrostatică . Deoarece lichidele sunt incompresibile, uleiul blocat poate împiedica închiderea completă a matriței sau poate chiar distruge scula sub presiune. O ungere controlată și minimă este esențială.

Importanța rigidității presei

Presa trebuie să fie extrem de rigidă. Orice deformare a batiului presei sau a berbecului va duce la o ambutisare neuniformă, rezultând o grosime inconsistentă a piesei. Pentru producătorii care trec de la prototipare la producție în masă, validarea capacității presei este un pas crucial. Companii precum Shaoyi Metal Technology acoperă această lacună oferind servicii de tanțare de precizie cu capacități ale presei până la 600 de tone, asigurând astfel că operațiunile de ambutisare cu tonaj ridicat sunt executate cu Precizie certificată IATF 16949 pentru componente critice precum brațe de comandă și subansambluri.

Aplicații Auto Comune

În afara simplilor „monezi” sau medalioane, procesul de coining este esențial pentru funcționalitatea multor sisteme ale vehiculelor. Aplicații comune includ:

• Braițe structurale: Prin coining-ul razelor de îndoire ale brațelor groase de fixare se asigură menținerea unghiurilor perfect la 90 de grade, permițând o aliniere impecabilă prin bolțuri în timpul asamblării.
• Contacte electrice: În sistemele de baterii EV și senzori, coining-ul creează suprafețe de contact perfect plane și întărite prin deformare care îmbunătățesc conductivitatea și rezistența la uzură.
• Șaibe de precizie: Coining-ul este utilizat pentru a crea margini teșite la șaibe și distanțieri, eliminând așchiile ascuțite și realizând o ghidare pentru elementele de fixare.
• Netezirea așchiilor: După o operațiune de decupare, marginile pot fi supuse coining-ului pentru a netezi zona de rupere, astfel încât piesa să poată fi manipulată în siguranță fără a necesita un proces secundar de sablare.

Precizia este standardul

Calandrarea rămâne standardul de referință pentru obținerea geometriilor cu toleranțe strânse în stamparea auto. Deși necesită o forță mai mare și un utilaj mai scump decât formarea simplă, avantajul constă în eliminarea revenirii elastice și în precizia gata de asamblare, fără egal. Pentru inginerii care proiectează următoarea generație de componente pentru șasiu și siguranță, stăpânirea procesului de calandrare nu este doar o opțiune — este o necesitate pentru a respecta standardele moderne de calitate.

Întrebări frecvente

1. Care este diferența principală între calandrare și reliefare?

Diferența principală constă în fluxul materialului și grosimea acestuia. Calandrarea comprimă metalul pentru a reduce grosimea și a induce curgerea plastică, asigurând o înaltă precizie, în timp ce reliefarea întinde metalul pentru a crea desene ridicate sau adâncite, fără a modifica semnificativ densitatea masivă sau structura internă a materialului.

2. Ce forță este necesară pentru calandrare?

Calandrarea necesită forțe foarte mari, necesitând de obicei între 5 și 8 ori tonajul necesar pentru îndoirea standard în aer. Forța exactă depinde de rezistența la tracțiune a materialului și de suprafața supusă calandrării, dar este frecvent ca presiunea să depășească semnificativ limita de curgere a materialului pentru a asigura o deformare permanentă.

3. Elimină calandrarea revenirea elastică?

Da, calandrarea este una dintre cele mai eficiente metode de eliminare a revenirii elastice. Prin comprimarea materialului dincolo de punctul său de curgere, calandrarea elimină tensiunile interne reziduale care determină metalul să revină la forma sa inițială. Acest lucru permite producerea de piese cu toleranțe unghiulare extrem de strânse, adesea în limitele ±0,25 grade.