Ce înseamnă cu adevărat Proiectarea Matriței de Întindere Profundă pentru Fabricația de Precizie

Când sunteți responsabil pentru producerea de cupe cilindrice continue, rezervoare de oxigen sau componente auto cu rapoarte excepționale între adâncime și diametru, proiectarea matriței de întindere profundă devine factorul cel mai critic al succesului. Spre deosebire de ambutisarea convențională, unde metalul este tăiat sau îndoit, procesul de întindere profundă transformă o foaie plană de metal în forme goale, tridimensionale, prin curgere plastică controlată. Geometria matriței pe care o specificați determină dacă materialul se comprimă uniform în formă sau se rupe sub tensiuni excesive.

Definirea Proiectării Matriței de Întindere Profundă în Fabricația Modernă

Ce este întinderea profundă, mai exact? Este o operațiune de formare a metalului în care un punch forțează o bucată plană (blan) printr-o cavitate de matriță, creând o adâncime care depășește diametrul piesei. Conform Fabricantul , una dintre cele mai mari idei greșite este că metalul se întinde pentru a lua forma dorită. În realitate, operațiunile corect executate de ambutisare profundă implică o întindere minimă. Metalul se îngroașează de fapt prin curgere plastică, forțele de compresiune împingând materialul spre interior, către poanson.

Această diferență este importantă pentru abordarea dvs. în proiectarea matriței. Proiectați un sculă care controlează compresiunea și curgerea, nu întinderea. Fiecare rază, joc și calitate a suprafeței influențează eficiența cu care metalul trece de la o bucată plană la geometria finală dorită.

De ce proiectarea matriței determină calitatea piesei

Geometria matriței controlează direct trei rezultate critice:

• Modelele de curgere a materialului - Razele poansonului și ale matriței determină zonele în care metalul se comprimă sau se întinde
• Precizia geometrică a piesei - Jocurile și unghiurile de degajare determină constanța dimensională
• Eficiența producției - O proiectare corectă minimizează numărul de etape de ambutisare și elimină reparațiile costisitoare

Relația dintre poziția poansonului și marginea semifabricatului este deosebit de crucială. Metalul aflat în compresiune rezistă curgerii. Dacă poansonul de ambutisare este prea departe de marginea semifabricatului, zona comprimată devine prea mare, rezistența la curgere depășește limita de rezistență la tracțiune și apare ruperea în apropierea vârfului poansonului.

Raportul de ambutisare – relația dintre diametrul semifabricatului și diametrul poansonului – este principiul fundamental care determină reușita ambutisării profunde. Depășești raportul maxim de ambutisare al materialului, și nicio cantitate de lubrifiant sau ajustare a forței presei nu va preveni eșecul.

Această referință tehnică oferă parametrii specifici, formulele și abordările de depanare necesare pentru o proiectare reușită a matrițelor. Indiferent dacă explorați idei de îndesare pentru dezvoltarea unui produs nou sau optimizați utilajele existente, veți găsi ghiduri practice susținute de principii inginerești dovedite. Secțiunile următoare acoperă limitele raportului de îndesare în funcție de material, calculul dimensiunii semifabricatului, specificațiile razelor, planificarea în mai multe etape și strategiile de rezolvare a defectelor, transformând astfel proiectele dumneavoastră din concepte teoretice în utilaje pregătite pentru producție.

Limitele Raportului de Îndesare și Procentele de Reducere în Funcție de Material

Ați stabilit că raportul de îndesare guvernează succesul operațiilor de îndesare. Dar care sunt limitele specifice pentru oțelul de îndesare, față de aluminiul utilizat în îndesare sau față de oțel inoxidabil utilizat în îndesare? Fără parametri numerici preciși, rămâneți la ghicit. Această secțiune oferă valorile exacte necesare pentru a calcula cerințele de etapizare și a preveni defectarea materialului.

Raporturi maxime de tragere în funcție de tipul materialului

Formula raportului limită de tragere (LDR) este simplă:

LDR = D / d, unde D reprezintă diametrul semifabricatului și d reprezintă diametrul poansonului (diametrul interior al cupei)

Acest raport indică dimensiunea maximă a unui semifabricat care poate fi format cu succes folosind o anumită mărime a poansonului. Conform Toledo Metal Spinning , această formulă servește ca punct de plecare pentru determinarea numărului de operații de tragere necesare. Totuși, informația esențială este că valorile LDR diferă semnificativ în funcție de material.

Când procesul de stampare a tablei depășește aceste limite, tensiunea compresivă circumferențială depășește ceea ce materialul poate suporta. Așa cum Macrodyne Press explică, dacă reducerea în timpul unei trageri adânci depășește limita materialului, semifabricatul se va întinde sau rupe în apropierea vârfului poansonului. Rezistența la curgere depășește pur și simplu rezistența la tracțiune.

Iată ce trebuie să știți despre parametrii specifici materialului:

Tip de material	Limita raportului primului tras	Reducere procentuală trasuri ulterioare	Prag recomandat pentru revenire
Oțel cu conținut scăzut de carbon (tablă de oțel pentru ambutisare profundă)	2.0 - 2.2	25% - 30%	După o reducere cumulativă de 40%
Oțel inoxidabil (304/316)	1.8 - 2.0	20% - 25%	După o reducere cumulativă de 30%
Aliaje de aluminiu (1100, 3003)	1,9 - 2,1	20% - 25%	După o reducere cumulativă de 35%
Aliaje de cupru (C11000, C26000)	2,0 - 2,3	25% - 30%	După o reducere cumulativă de 45%

Observați că ambutisarea din oțel inoxidabil prezintă cele mai dificile parametri. Caracteristicile de întărire prin deformare înseamnă rapoarte mai mici la prima tragere și necesitatea recoacerii mai precoce comparativ cu oțelul carbon sau cuprul.

Calculul procentelor de reducere pentru operațiile în mai multe etape

Când reducerea totală necesară depășește ceea ce poate fi realizat într-o singură tragere, veți avea nevoie de mai multe etape. Procesul de calcul urmează o abordare sistematică pe care The Fabricator o descrie ca fiind esențială pentru evitarea fisurării, formării de cute și a defectelor de suprafață.

Iată cum determinați procentul de reducere:

Reducere % = (1 - Dc/Db) × 100

Unde Dc reprezintă diametrul paharului și Db reprezintă diametrul semifabricatului.

Imaginați-vă că produceți un pahar cu diametrul de 4 inch dintr-un semifabricat de 10,58 inch. Calculul dumneavoastră indică o reducere totală necesară de aproximativ 62%. Deoarece limitele pentru prima tragere se situează în mod tipic la maximum 50% pentru majoritatea materialelor, veți avea nevoie de mai multe etape.

Luați în considerare acest exemplu practic din Macrodyne Press :

1. Prima tragere - Aplicați o reducere de 50% (LDR 2,0), redusă de la semifabricatul de 10,58 inch la un diametru intermediar de 5,29 inch
2. A doua tragere - Aplicați până la 30% reducere (LDR 1,5), obținând un diametru de 3,70 inch
3. A treia tragere - Dacă este necesar, aplicați o reducere de 20% (LDR 1,25) pentru dimensiunile finale

Deoarece diametrul țintă de 4 inci se situează între capacitatea de al doilea tras și dimensiunea semifabricatului, două etape finalizează piesa cu succes.

Modul în care grosimea materialului afectează aceste rapoarte

Materialele mai groase permit în general rapoarte de tragere ușor mai mari, deoarece rezistă mai eficient împotriva flambajului. Totuși, necesită o forță mai mare a dispozitivului de fixare a semifabricatului și un sculăriu mai robust. Foile subțiri din oțel pentru tras adânc pot atinge valori LDR doar la limita inferioară a intervalului publicat.

Principiul esențial de reținut: întreaga suprafață necesară pentru piesa finală trebuie să existe în prima tragere. După cum subliniază The Fabricator, după prima stație de tragere, suprafața totală rămâne constantă. Se redistribuie materialul existent, fără a crea material nou prin operațiile ulterioare.

Odată stabilite aceste limite ale raportului de tragere, următorul pas necesită calcule precise ale dimensiunii semifabricatului pentru a asigura material suficient pentru geometria țintă.

Metode și formule de calcul pentru dimensiunea semifabricatului

Cunoașteți limitele raportului de tragere. Înțelegeți procentele de reducere. Dar cum determinați diametrul exact al semifabricatului necesar pentru a produce paharul sau carcasă dorită? Dacă faceți un semifabricat prea mic, veți avea insuficiență de material. Dacă este prea mare, risipiți material și creați o flanșă în exces care complică operațiunea de tăiere. Procesul de ambutisare profundă necesită precizie încă de la primul pas.

Principiul fundamental care guvernează calculul dimensiunii semifabricatului este constanța volumului. Așa cum SMLease Design explică, aria suprafeței semifabricatului trebuie să fie egală cu aria suprafeței piesei finite. Metalul nu dispare sau nu apare în timpul deformării. Pur și simplu se redistribuie dintr-un disc plan în geometria tridimensională dorită.

Metoda Ariei Suprafeței pentru Determinarea Semifabricatului

Pentru cupele cilindrice, cele mai frecvente componente din tablă realizate prin ambutisare profundă, abordarea matematică este elegantă. Practic, se egalează două arii de suprafață: discul circular plan (semifabricatul) și cupa formată, cu fundul și peretele lateral.

Considerați o cupă cilindrică simplă cu raza Rf și înălțimea Hf. Raza semifabricatului Rb poate fi calculată folosind această ecuație fundamentală:

Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)]

Această formulă derivă direct din egalarea ariei semifabricatului (πRb²) cu aria cupei (πRf² + 2πRfHf). Când rezolvați pentru Rb, obțineți relația prezentată mai sus.

Să parcurgem un exemplu practic. Imaginați-vă că trebuie să produceți o cupă cu diametrul de 50 mm și adâncimea de 60 mm. Urmând procesul de calcul la ambutisare:

• Raza cupei (Rf) = 25 mm
• Înălțimea cupei (Hf) = 60 mm
• Raza semifabricatului = √[25 × (25 + 120)] = √[25 × 145] = √3625 = 60,2 mm
• Diametrul semifabricatului = 60,2 × 2 = 120,4 mm

Această calculație vă oferă dimensiunea minimă teoretică a semifabricatului. În practică, veți avea nevoie de material suplimentar pentru tăiere și pentru a compensa efectele de subțiere.

Luarea în considerare a adaosului de tăiere și a subțierii materialului

Cerințele procesului de fabricație prin ambutisare adâncă din lumea reală depășesc minimum teoretic. Aveți nevoie de adaos tehnic pentru tăiere curată, precum și de compensare a schimbărilor de grosime a pereților în timpul formării.

Urmăriți acești pași secvențiali pentru dimensiunile semifabricatului gata pentru producție:

1. Calculați suprafața piesei finite - Utilizați formule geometrice specifice formei dvs. Pentru cilindri: πd²/4 + πdh. Pentru geometrii complexe, un software CAD oferă măsurători precise ale suprafeței.
2. Adăugați adaosul de tăiere - Practica industrială recomandă adăugarea de două ori grosimea metalului la înălțimea recipientului înainte de calcul. Pentru un material de 0,010 inch care formează un recipient de 4 inch înălțime, înălțimea de calcul devine 4,020 inch.
3. Luați în considerare subțierea materialului - Subțierea pereților cu 10-15% apare în mod tipic la peretele lateral al piesei. Unii specialiști adaugă 3-5% la suprafața calculată a semifabricatului ca factor de compensare a subțierii.
4. Determinați diametrul final al semifabricatului - Aplicați formula de calcul a suprafeței cu dimensiunile ajustate, apoi rotunjiți în sus la o dimensiune practică pentru tăiere.

Conform Fabricantul , adăugarea a două grosimi de metal ca material suplimentar pentru decupare reprezintă o practică recomandată pentru asigurarea unor dimensiuni finale curate după formare.

Când formulele simplificate nu sunt suficiente

Ecuațiile de mai sus funcționează excelent pentru piese cilindrice simple. Dar ce se întâmplă în cazul diametrelor trepte, pieselor cu flanșă sau secțiunilor neregulate? Geometriile complexe necesită abordări diferite.

Ar trebui să treceți la calcule ale suprafeței bazate pe CAD atunci când:

• Piesa dvs. include schimbări multiple de diametru sau secțiuni tronconice
• Razele de colț influențează semnificativ suprafața (formula simplă ignoră raza de vârf a poansonului)
• Formele neaxiale necesită modele dezvoltate ale semifabricatului, nu doar discuri rotunde
• Toleranții stricți necesită precizie superioară ajustărilor bazate pe reguli empirice

Pentru piese trase adânc de formă dreptunghiulară sau neregulată, forma semifabricatului poate să nu fie circulară. Aceste semifabricate dezvoltate necesită analiză CAD sau simulare prin elemente finite pentru a determina geometria optimă de pornire. Anizotropia materialului datorată direcției de laminare influențează, de asemenea, optimizarea formei semifabricatului pentru piese necirculare.

Odată ce dimensiunea semifabricatului a fost calculată și materialul ales, următorul parametru critic de proiectare implică specificațiile razelor de poanson și matrită, care controlează cât de uniform se curbează metalul în timpul formării.

Specificațiile razelor de poanson și matrită pentru un flux optim al materialului

Ați calculat dimensiunea semifabricatului și cunoașteți rapoartele de tragere. Acum urmează un parametru care poate face sau strica operația dvs. de formare metalică prin tragere adâncă: razele sculelor. Raza vârfului poansonului și raza de intrare în matriță dictează cât de intens se îndoaie metalul în momentul trecerii de la flanșă la peretele lateral. Dacă aceste specificații sunt greșite, veți întâmpina fie fisurarea datorită concentrației excesive de tensiune, fie ondularea din cauza controlului inadecvat al materialului.

Iată principiul de bază: metalul care curge peste colțuri ascuțite suferă o deformare localizată care depășește limitele de ductilitate. În schimb, razele prea mari nu reușesc să conducă corect materialul, permițând flambajul prin compresiune. Sarcina dvs. este să găsiți punctul optim pentru fiecare combinație de material și grosime.

Recomandări privind raza vârfului poansonului pentru diferite materiale

Raza colțului poansonului determină distribuția tensiunilor în locația cea mai vulnerabilă a piesei trase. Conform Analizei DFM de pe Wikipedia pentru tragerea adâncă , colțul poansonului ar trebui să fie de 4-10 ori grosimea tablei. Reducerea maximă a grosimii apare în apropierea colțului poansonului, deoarece curgerea metalului scade semnificativ în această zonă. Un colț prea ascuțit duce la apariția crăpăturilor în apropierea bazei poansonului.

De ce este atât de importantă această zonă? În timpul formării prin tragere, materialul se întinde peste vârful poansonului, în timp ce simultan este comprimat circumferențial. Această stare de tensiune biaxială se concentrează la trecerea prin rază. Un racord insuficient de mare creează o concentrare de tensiune care inițiază ruperea înainte ca tragerea să se finalizeze.

Luați în considerare ce se întâmplă cu diferite valori ale razei:

• Prea mică (sub 4t) - Localizarea severă a deformației provoacă ruperea la vârful poansonului, mai ales în materialele care se întăresc prin deformare, cum ar fi oțelul inoxidabil
• Interval optim (4-10t) - Tensiunile se distribuie pe o zonă mai largă, permițând o subțiere controlată fără cedare
• Prea mare (peste 10t) - Constrângerea insuficientă permite fundului să se bombeze sau să se cuteze, iar definirea pereților laterali devine slabă

Pentru aplicații din metal cu deformare profundă care implică materiale de înaltă rezistență, optați pentru capătul superior al acestui interval. Materialele mai moi, cum ar fi aluminiul și cuprul, pot tolera raze mai apropiate de 4t.

Specificații ale razei de intrare în matriță și impactul acestora

Raza colțului matriței controlează modul în care metalul trece de la zona orizontală a flanșei în cavitatea verticală a matriței. Aici, tensiunile compresive ale flanșei se transformă în tensiuni de întindere ale peretelui. Conform Referinței Wikipedia despre deformarea profundă menționează, raza colțului matriței ar trebui să fie în general de 5-10 ori grosimea tablei. Dacă această rază este prea mică, încrucișarea în zona flanșei devine mai pronunțată, iar crăpăturile apar datorită schimbărilor bruște de direcție ale curgerii metalului.

Raza matriței ridică o provocare diferită față de raza poansonului. Aici, metalul se îndoaie în jurul unui colț exterior, fiind simultan supus compresiunii din partea presiunii plăcii de fixare. O rază insuficientă provoacă:

• Frecare excesivă și generare de căldură
• Striuri superficiale și gripare
• Rupere localizată la trecerea prin rază
• Cerințe sporite de forță de tragere

Un raza excesivă a matriței reduce însă suprafața efectivă de contact a ștanței și permite eliberarea prematură a materialului din zona flanșei, favorizând ondularea.

Specificații pentru rază în funcție de grosimea materialului

Următorul tabel oferă recomandări specifice pentru operațiile de ambutisare profundă în cadrul gamei obișnuite de grosimi ale materialului:

Gama de grosime a materialului	Rază recomandată a poansonului	Rază recomandată a matriței	Note privind ajustarea
0.010" - 0.030" (0.25-0.76mm)	6-10 × grosimea	8-10 × grosimea	Grosimile subțiri necesită multipli de raze mai mari pentru a preveni ruperea
0,030" - 0,060" (0,76-1,52mm)	5-8 × grosimea	6-10 × grosimea	Interval standard pentru majoritatea aplicațiilor
0,060" - 0,125" (1,52-3,18mm)	4-6 × grosimea	5-8 × grosimea	Materialele mai groase tolerează multipli mai mici
0,125" - 0,250" (3,18-6,35mm)	4-5 × grosimea	5-6 × grosimea	Grosime mare; se recomandă mai multe etape de tragere pentru piese adânci

Tipul materialului influențează, de asemenea, aceste specificații. Oțelul inoxidabil necesită de obicei raze la capătul superior al fiecărui interval din cauza comportamentului său de ecruisare. Aluminiul moale și cuprul pot utiliza valori spre capătul inferior al intervalului.

Relația între jocul matriței și grosimea materialului

Pe lângă raze, jocul dintre poanson și matriță afectează în mod critic curgerea materialului. Conform ghidurilor DFM de pe Wikipedia, jocul trebuie să fie mai mare decât grosimea metalului pentru a evita concentrarea metalului în partea superioară a cavității matriței. Totuși, jocul nu trebuie să fie atât de mare încât curgerea metalului să devină nelimitată, ceea ce poate duce la ondularea pereților.

Recomandarea practică pentru jocul la formarea prin tragere:

Joc = Grosimea materialului + (10% până la 20% din Grosimea materialului)

Pentru un material de 0,040", jocul va fi între 0,044" și 0,048". Acesta oferă suficient spațiu pentru îngroșarea naturală a pereților laterali, menținând totodată o constrângere suficientă pentru a preveni flambajul.

Unele operații reduc intenționat jocul pentru a „îndesa” peretele lateral, obținând o grosime mai uniformă și o finisare superioară a suprafeței. După cum explică Hudson Technologies, sculele pot fi proiectate să subțieze sau să îndese intenționat pereții laterali dincolo de tendința naturală, adăugând stabilitate dimensională și producând un corp mai estetic.

Considerații privind raza de racordare pentru piesele necilindrice

Piesele drepte trase adânc, de formă dreptunghiulară și pătrată, introduc o complexitate suplimentară. Razele de racordare interioare devin cel mai important parametru de proiectare. Conform Hudson Technologies , regula generală este ca grosimea materialului înmulțită cu doi să fie egală cu cea mai mică rază de racordare realizabilă. Razele de racordare mai mari sunt de dorit și pot reduce numărul necesar de etape de tragere.

Se pot face excepții prin operații suplimentare de tragere pentru a reduce și mai mult razele de racordare, dar este necesară prudență. Poate apărea o subțiere crescută a materialului și curbarea pereților laterali adiacenți atunci când se depășesc limitele razelor de racordare.

Pentru piesele care nu sunt rotunde, luați în considerare următoarele recomandări:

• Raza minimă interioară a colțului = 2 × grosimea materialului (minim absolut)
• Raza preferată a colțului interior = 3-4 × grosimea materialului (reduce numărul de etape de tragere)
• Raza colțului de jos = Urmați recomandările privind raza poansonului (4-10 × grosimea)

Modificări ale razelor pentru operațiunile ulterioare de tragere

Atunci când piesa necesită mai multe etape de tragere, specificațiile razelor se modifică între operațiuni. Utilajele pentru prima tragere folosesc de obicei raze mai generoase pentru a reduce îmbătrânirea prin deformare și a asigura o curgere corespunzătoare a materialului. La reluările ulterioare se pot utiliza progresiv raze mai strânse pe măsură ce piesa se apropie de dimensiunile finale.

O succesiune obișnuită:

• Prima tragere - Raza matriței la 8-10 × grosimea materialului; raza poansonului la 6-8 × grosimea materialului
• A doua tragere - Raza matriței la 6-8 × grosime; raza poansonului la 5-6 × grosime
• Tragere finală - Raza matriței la 5-6 × grosime; raza poansonului la 4-5 × grosime

Dacă se realizează anelare între trageri, se pot folosi din nou raze mai agresive deoarece întărirea prin deformare a fost eliminată. Fără anelare intermediară, fiecare tragere ulterioară operează asupra unui material din ce în ce mai întărit, ceea ce necesită raze mai conservative pentru a preveni fisurarea.

Odată ce ați specificat razele și jocurile uneltelor, următoarea considerație implică stabilirea numărului de trepte de tragere necesare pentru piesă și repartizarea procentelor de reducere pe parcursul acestor operații.

Planificarea operațiilor de tragere în mai multe trepte și a secvențelor de reducere

Ați determinat rapoartele de tragere, ați calculat dimensiunile semifabricatelor și ați specificat razele sculelor. Acum apare o întrebare care separă proiectele de tipărire prin tragere profundă reușite de eșecurile costisitoare: de câte stadii de tragere are nevoie piesa dumneavoastră, de fapt? Dacă subestimați, veți rupe materialul. Dacă supraestimați, risipiți investiția în scule și timpul de ciclu.

Răspunsul constă în planificarea sistematică a reducerilor. După cum The Library of Manufacturing explică, dacă procentul de reducere depășește 50%, trebuie să planificați operații de retragere. Dar acesta este doar punctul de plecare. Proprietățile materialului, geometria piesei și cerințele de producție influențează toate deciziile de etapizare.

Calcularea stadiilor de tragere necesare

Raportul dintre adâncime și diametru oferă primul indicator al complexității etapizării. Piesele puțin adânci, cu rapoarte sub 0,5, se pot forma de regulă printr-o singură tragere. Dar ce se întâmplă când produceți carcase cilindrice profunde, carcase de baterii sau vase sub presiune cu rapoarte între adâncime și diametru care depășesc 2,0?

Urmăriți această abordare sistematică pentru a determina cerințele de etapizare:

1. Determinați reducerea totală necesară - Calculați procentul de reducere de la diametrul inițial la diametrul final al piesei folosind formula: Reducere % = (1 - Dp/Db) × 100. De exemplu, un semifabricat de 10 inch care formează o cupă de 4 inch necesită o reducere totală de 60%.
2. Aplicați limitele specifice materialului pentru fiecare etapă de reducere - Consultați limita pentru prima tragere a materialului (în mod tipic 45-50% pentru oțel, 40-45% pentru inoxidabil). Tragerile ulterioare permit reduceri progresiv mai mici: 25-30% pentru a doua tragere, 15-20% pentru a treia tragere.
3. Planificați tratamente termice intermediare dacă este necesar - Când reducerea cumulativă depășește pragul de întărire prin deformare al materialului (30-45%, în funcție de aliaj), programați un tratament termic de relaxare între etape pentru a restabili ductilitatea.
4. Proiectați stațiile progresive ale matriței - Asocați fiecărei etape de reducere o stație specifică a matriței, ținând cont de manipularea materialului, necesarul de lubrifiere și punctele de inspecție a calității.

Luați în considerare un exemplu practic de operațiune de ambutisare profundă: aveți nevoie de o cupă cu diametrul de 3 inch și adâncimea de 6 inch, realizată din oțel cu conținut scăzut de carbon de 0,040 inch. Raportul dintre adâncime și diametru este de 2,0, mult peste posibilitățile unei singure etape de ambutisare. Calculând invers pornind de la dimensiunile finale, ați putea planifica trei etape cu reduceri de 48%, 28% și respectiv 18%.

Planificarea reducerilor pe parcursul operațiunilor progresive

Odată ce ați determinat numărul de etape, ordonarea corectă a reducerilor devine esențială. Prima tragere preia sarcina principală, în timp ce tragerile ulterioare finalizează geometria și obțin dimensiunile finale.

Iată ce iau în considerare operațiunile de fabricație reușite de ambutisare profundă pentru fiecare etapă:

• Prima tragere - Stabilește întreaga suprafață necesară pentru piesa finită. Aici are loc reducerea maximă (în mod tipic 45-50%). Razele sculelor sunt cele mai generoase pentru a minimiza întărirea prin deformare.
• A doua tragere (reambutisare) - Reduce diametrul cu 25-30% în timp ce crește adâncimea. Materialul s-a întărit prin deformare la prima operație, astfel că forțele cresc chiar dacă procentele de reducere sunt mai mici.
• A treia și trasările ulterioare - Reduceri suplimentare ale diametrului cu 15-20% pe etapă. Evaluați dacă este necesară recoacerea în funcție de deformația cumulativă.

Conform The Library of Manufacturing , atunci când proiectați forme intermediare, ar trebui să setați ariile suprafețelor pentru semifabricat, piesele intermediare și desenul final să fie egale. Acest principiu de constanță a volumului asigură redistribuirea materialului existent, fără a încerca crearea unei noi suprafețe.

Când intervine calandrarea

Uneori cerințele dvs. de fabricație prin trasare profundă necesită grosimi ale pereților mai mici decât cele obținute prin trasare standard. Aici intervine calandrarea. În timpul trasării profunde standard, pereții laterali se îngroașă ușor natural pe măsură ce materialul se comprimă spre interior. Calendararea inversează acest efect, reducând intenționat jocul dintre poanson și matriță pentru a subția pereții.

Luați în considerare introducerea calendarării atunci când:

• Uniformitatea grosimii pereților este esențială pentru aplicația dvs.
• Aveți nevoie de pereți mai subțiri decât grosimea originală a semifabricatului
• Cerințele privind finisarea suprafeței impun efectul de netezire pe care-l oferă calandrarea
• Consistența dimensională de la un lot de producție la altul este esențială

Calandrarea are loc în mod tipic în etapa finală de tragere sau ca o operație dedicată post-tragere. Acest proces adaugă stabilitate dimensională și produce o suprafață mai estetică, dar necesită o investiție suplimentară în scule și calcule atente ale forței.

Configurații progresive ale matriței versus matrițe cu transfer

Planul dvs. de etapizare trebuie să fie în concordanță cu configurația presei. Există două opțiuni principale pentru stamparea prin tragere profundă în mai multe etape: matrițele progresive și matrițele cu transfer. Fiecare oferă avantaje distincte, în funcție de geometria piesei și volumul de producție.

Potrivit Die-Matic, tanțarea progresivă utilizează o bandă continuă de metal alimentată printr-o serie de stații în care operațiunile au loc simultan. Această abordare este excelentă pentru producția în volum mare a geometriilor mai simple. Banda păstrează automat poziționarea pieselor, reducând complexitatea manipulării.

Tanțarea cu transfer, dimpotrivă, deplasează blancuri individuale între stații folosind sisteme mecanice sau hidraulice de transfer. După cum explică Die-Matic, această metodă este cea mai potrivită pentru piese complexe care necesită multiple operații de formare sau adânciri mari. Caracterul stop-and-go permite un control precis al fluxului de material la fiecare stație.

Configurare	Cel Mai Bine Pentru	Limitări	Aplicații tipice
Matrice progresivă	Volum mare de producție, geometrii simple, materiale subțiri	Adâncime limitată de tragere, restricții privind lățimea benzii	Componente electronice, carcase mici, cuve superficiale
Matriță de transfer	Piese complexe, adânciri mari, toleranțe strânse	Timpuri de ciclu mai lente, complexitate mai mare a sculelor	Panouri auto, recipiente sub presiune, carcase cilindrice adânci

Pentru ambutisări adânci cu raportul adâncime-diametru mai mare de 1,0, configurațiile de matrițe de transfer oferă în mod tipic rezultate mai bune. Capacitatea de a repositiona semifabricatele precis la fiecare stație permite un flux controlat al materialului, esențial în operațiunile cu mai multe etape. Matrițele progresive funcționează bine atunci când prima ambutisare realizează cea mai mare parte din adâncimea necesară, iar stațiile ulterioare efectuează operații de tăiere, găurire sau deformări minore.

Odată stabilite planul de etapizare și configurația matriței, următorul factor critic constă în calcularea forțelor de fixare a semifabricatului care previn formarea de cute, evitând în același timp frecarea excesivă care provoacă ruperea.

Cerințe privind forța de fixare a semifabricatului și controlul presiunii

Ați planificat etapele de tragere și ați selectat configurația matriței. Acum urmează un parametru care necesită o calibrare precisă: forța de fixare a ștanței. Aplicați prea puțină presiune, și tensiunile de compresiune vor încovoaia flanșa, formând cute. Aplicați prea multă, și frecarea va împiedica curgerea materialului, rupând piesa în zona apropiatului poansonului. Găsirea echilibrului necesită înțelegerea atât a fizicii procesului, cât și a variabilelor pe care le puteți controla.

Ștanța are o funcție principală: reținerea zonei flanșei, permițând o curgere controlată a materialului în cavitatea matriței. Conform Modelului de cost FACTON pentru ambutisare , aria ștanței reprezintă materialul care trebuie menținut în timpul ambutisării pentru a evita formarea de cute. Presiunea aplicată în această zonă, combinată cu frecarea, creează rezistența care controlează modul în care metalul este alimentat în procesul de formare.

Formule și variabile pentru presiunea ștanței

Calcularea forței adecvate de fixare a semifabricatului nu este o presupunere. Relația dintre presiune, proprietățile materialului și geometrie urmează principii stabilite. Iată abordarea fundamentală:

Forța de fixare a semifabricatului = Suprafața de fixare × Presiunea de fixare

Sună simplu? Complexitatea constă în determinarea valorii corecte a presiunii. Mai mulți factori influențează presiunea necesară de fixare:

• Rezistența Materialului - Materialele cu rezistență la tracțiune mai mare necesită o forță de fixare mai mare pentru a controla curgerea. După cum menționează FACTON, rezistența la tracțiune intervine direct în calculul presiunii de fixare.
• Diametrul semifabricatului - Semifabricatele mai mari creează forțe de compresiune mai mari în zona flanșei, cerând o retenție proporțional mai mare.
• Adâncimea de tragere - Ambutisajele mai adânci necesită o presiune constantă pe parcursul unei curse mai lungi, ceea ce afectează atât mărimea forței, cât și proiectarea sistemului.
• Coeficient de frecare - Calitatea lubrifierii influențează direct cât din forță se transformă în retenție a materialului versus generare de căldură.
• Raportul de ambutisare - Rapoarte mai mari concentrează mai multă tensiune de compresiune în flanșă, necesitând o presiune de fixare crescută.

O formulă comună de pornire pentru presiunea purtătorului de semifabricat variază între 0,5 și 1,5 MPa pentru oțel moale, cu ajustări în funcție de materialul și geometria specifică. Oțelul inoxidabil necesită de obicei presiuni spre capătul superior din cauza caracteristicilor sale de ecruisare. Aliajele de aluminiu și cupru funcționează adesea bine la presiuni mai scăzute.

Calculul ariei purtătorului de semifabricat depinde în sine de dimensiunea semifabricatului și de geometria matriței. Practic, calculați inelul inelar dintre deschiderea matriței și marginea semifabricatului. Pe măsură ce avansează ambutisarea, această arie scade, ceea ce explică de ce sistemele cu presiune variabilă oferă avantaje pentru ambutisările profunde.

Echilibrarea prevenirii ondulării cu riscul de rupere

Conform unor cercetări publicate în CIRP Annals , modurile predominante de cedare în ambutisare sunt ondularea și ruperea, iar în multe cazuri aceste defecte pot fi eliminate printr-un control corespunzător al forței de fixare a semifabricatului. Această constatare subliniază de ce calibrarea forței de fixare reprezintă un parametru atât de critic în proiectare.

Iată fenomenul fizic implicat: în timpul stampilării metalice prin adâncire, eforturile circumferențiale de compresiune se dezvoltă în flanșă pe măsură ce materialul curge radial spre interior. Fără o retenție adecvată, aceste eforturi determină flanșa să se îndoaie în sus, creând ondulații. În schimb, o retenție excesivă împiedică complet curgerea materialului, iar eforturile de tracțiune din apropierea poansonului depășesc rezistența materialului, provocând ruperi.

Cercetarea menționează că încrucișarea pereților este deosebit de dificilă deoarece foaia nu este susținută de sculă în această zonă. Suprimarea încrucișărilor pereților prin controlul forței de fixare a ștanței este mai dificilă decât prevenirea încrucișărilor flanșei. Aceasta înseamnă că setările de presiune trebuie să țină cont de locurile unde defectele sunt cel mai probabil să apară.

Cum știi când presiunea ștanței tale este incorectă? Urmărește acești indicatori diagnostici:

• Modele de încrucișare - Încovoieri circumferiale în zona flanșei indică o presiune insuficientă; încrucișările pereților sugerează probleme mai complexe de control al curgerii
• Rupere la margine - Crăpări care încep de la marginea ștanței semnalează o frecare excesivă datorită unei presiuni prea mari
• Grosime neuniformă a pereților - Modele de subțiere asimetrice dezvăluie o distribuție neuniformă a presiunii pe suprafața ștanței
• Creștere la suprafață - Urme de gripare pe flanșă indică o presiune excesivă combinată cu o lubrifiere inadecvată
• Ruperea Nasului Plunjerului - Fracturile de lângă fundul cupei sugerează că materialul nu poate curge suficient de liber pentru a reduce tensiunea de întindere

Dacă observați cute, instinctul vă poate îndemna să creșteți semnificativ presiunea. Rezistați acestei tentații. Ajustările progresive cu 10-15% vă permit să vă apropiați de presiunea optimă fără a depăși limitele și a provoca rupturi.

Sisteme variabile de presiune ale ștergătorului de material

Pentru piese metalice complexe obținute prin ambutisare profundă, menținerea unei presiuni constante pe toată durata cursei se dovedește adesea inadecvată. Conform publicației The Fabricator, sistemele electronice de calibrare oferă cea mai mare flexibilitate în controlul materialului și al fluxului metalic pentru operațiunile de ambutisare profundă. Aceste sisteme permit ajustarea presiunii ștergătorului de material în orice punct de pe perimetrul formei ambutisate și în orice moment al cursei presei.

De ce este importantă presiunea variabilă? Luați în considerare ce se întâmplă în timpul ambutisării:

• La începutul cursei, întreaga suprafață a semifabricatului necesită fixare pentru a preveni formarea de cute
• Pe măsură ce materialul intră în matriță, zona de flanșă scade progresiv
• Menținerea unei forțe constante pe o arie în scădere înseamnă că presiunea eficientă crește
• Această creștere a presiunii poate împiedica materialul să curgă în timpul porțiunii critice finale a tragerii

Sistemele cu presiune variabilă abordează această problemă prin reducerea forței pe măsură ce avansează tragerea, menținând o presiune optimă în loc de o forță optimă. Conform The Fabricator, aceste sisteme pot compensa și schimbările de grosime ale metalului care apar în timpul procesului de tragere, eliminând necesitatea unui punct de reglare în timpul funcționării pe suportul de blat.

Cerințe privind pernele de matriță și alternative la arcurile cu azot

Forța suportului de blat trebuie să provină de undeva. Există trei opțiuni principale, fiecare cu caracteristici distincte pentru aplicațiile de ambutisare profundă a tablei metalice.

Perne de presă reprezintă abordarea tradițională. Conform The Fabricator, pernele hidraulice pot exercita forțe impresionante ale purtătorului de placă necesare pentru ambutisarea pieselor prin întindere, cum sunt capotele de automobile și panourile exterioare ale ușilor. Aceste sisteme furnizează forța prin aer sau pene de amortizare care transferă presiunea uniform pe întreaga suprafață a purtătorului de placă.

Cu toate acestea, pernele presei necesită o atenție deosebită pentru întreținere. The Fabricator avertizează că dacă penele de aer sunt deteriorate, îndoite sau neregulate, poate apărea o deviație a bridei, ceea ce duce la o potrivire necorespunzătoare între fața matriței și purtătorul de placă, lucru care poate cauza pierderea controlului asupra materialului metalic. În mod similar, suprafețele deteriorate sau murdare ale pernei compromit uniformitatea presiunii, indiferent de precizia penei.

Springle de azot oferă o alternativă independentă care se montează direct în matriță. Acești cilindri încărcați cu gaz asigură o forță constantă pe toată cursa și nu necesită o sursă externă de presiune. Pentru operațiuni de formare a metalului, ambutisare și alte aplicații de precizie, arcurile cu azot oferă reproductibilitatea pe care unele sisteme pneumatice nu o pot egala.

Avantajele arcurilor cu azot includ:

• Instalare compactă în structura matriței
• Ieșire de forță constantă, independentă de starea perna de presă
• Înlocuire și întreținere ușoară
• Performanță previzibilă pe durata producției

Compromisul? Arcurile cu azot oferă caracteristici de forță fixă. Nu puteți ajusta presiunea pe parcursul cursei fără a schimba specificațiile arcului. Pentru piese care necesită profile variabile de forță ale ținătorului de placă, sistemele cu pernă de presă dotate cu control programabil oferă o flexibilitate mai mare.

Cilindri ridicător de stoc reprezintă o altă opțiune, în special pentru aplicațiile cu matrițe progresive. Conform The Fabricator, aceste arcuri cu gaz gata de instalare pot absorbi mai multă forță laterală și suportă abuzuri mai mari decât cilindrii convenționali. Vin echipate cu găuri prelucrate pentru montarea șinelor de fixare, facilitând construcția matriței.

Atunci când alegeți sistemul de presiune, adaptați complexitatea la cerințe. Nu investiți în sisteme electronice scumpe de reglare dacă arcurile simple cu azot sunt suficiente. Invers, nu vă așteptați să realizați cu succes ambutisaje de geometrii complexe cu sisteme de presiune din uretan basic care nu dispun de capacitatea de forță și precizia de control necesare pentru aplicațiile solicitante.

Odată ce forța de fixare a semifabricatului este corect calibrată, sunteți pregătit să produceți piese consistente. Dar ce se întâmplă atunci când defectele apar totuși? Următoarea secțiune oferă metode sistematice de diagnosticare și remediere a problemelor de ondulare, rupere și calitate a suprafeței, care reprezintă provocări chiar și pentru utilajele bine proiectate.

Depanare defecțiuni la ambutisaj profund și analiza cauzelor profunde

Ați calibrat forța de fixare a semifabricatului, ați specificat razele sculelor și ați planificat secvența de reducere. Totuși, defectele apar în continuare pe piesele dumneavoastră. Ce nu funcționează? Răspunsul se află în diagnosticarea sistematică. Fiecare cută, fisură și imperfecțiune de suprafață spune o poveste despre procesul dumneavoastră. Învățarea citirii acestor modele de defect transformă rebuturile frustrante în informații acționabile pentru îmbunătățirea proiectării matrițelor.

Defectele la ambutisajul profund se încadrează în categorii previzibile, fiecare având semnături vizuale distincte și cauze profunde. Conform Metal Stamping O , cele mai multe probleme la ambutisajul profund provin dintr-o combinație de defecțiuni ale sculelor și ale proiectării. Prin examinarea produsului finit, un ochi experimentat poate oferi o imagine clară despre calitatea procesului. Sarcina dumneavoastră este să dezvoltați acel ochi antrenat.

Diagnosticarea defectelor de cutare și rupere

Încrucișarea și ruperea reprezintă capetele opuse ale spectrului de curgere a materialului. Încrucișările indică o compresie necontrolată. Ruperile semnalează o tensiune excesivă. Înțelegerea locului în care apare fiecare defect pe piesa dumneavoastră indică direct parametrul de proiectare a matriței care îl cauzează.

Diagnosticul încrucișărilor: Unde se formează încrucișările pe piesa dumneavoastră? Încrucișările de flanșă care apar la marginea semifabricatului indică în mod tipic o presiune insuficientă a ștanței de fixare. Așa cum explică Metal Stamping O, dacă ștanța de fixare este dezechilibrată, prea strânsă sau dacă semifabricatul are o bavură pe marginea de fixare, metalul nu va curge corespunzător, formând încrucișări caracteristice de-a lungul marginii superioare. Încrucișările peretelui care apar în zona nesuportată dintre ștanța de fixare și poansoane sugerează un joc excesiv sau un raz de matriță inadecvat.

Soluții pentru defectele de încrucișare:

• Măriți treptat presiunea ștanței de fixare (ajustări de 10-15%)
• Verificați paralelismul ștanței de fixare și corectați orice înclinare
• Examinați marginile semifabricatului pentru eventuale bavuri care ar putea împiedica fixarea corectă
• Reduceți jocul matriței pentru a oferi o susținere mai bună a pereților
• Verificați distribuția uniformă a presiunii pe întreaga suprafață a ștanței de fixare
• Luați în considerare utilizarea benzilor de tragere pentru a crește retenția materialului în zonele problematice

Diagnosticare rupere: Locația rupturii evidențiază sursa concentrării tensiunii. Crăpăturile din apropierea vârfului poansonului indică faptul că materialul nu poate curge suficient de liber pentru a reduce tensiunea de întindere. Conform Analizei defectelor de tablă subțire AC , forțele excesive de deformare a metalului prin poansoane duc la supradeformare, rupere și crăpături în piesele stampilate.

Ruperile marginale care încep de la periferia semifabricatului sugerează probleme diferite. Metal Stamping O notează că crăpăturile de la bază sunt atribuite în principal stării semifabricatului și a ștanței de fixare. Dantelarea sau griparea suprafeței pot reduce curgerea materialului în matriță, rezultând în apariția de crăpături la baza cupolei.

Soluții pentru defectele de rupere:

• Reduceți presiunea ștanței de fixare pentru a permite o curgere mai liberă a materialului
• Măriți raza tijei de perforare pentru a distribui tensiunea pe o suprafață mai mare
• Măriți raza de intrare în matriță pentru a reduce frecarea în timpul tranziției materialului
• Verificați dacă jocul dintre tija de perforare și matriță nu este prea mic pentru grosimea materialului dumneavoastră
• Îmbunătățiți lubrifierea pentru a reduce tensiunile de tracțiune cauzate de frecare
• Luați în considerare recoacerea dacă întărirea prin deformare din operațiile anterioare a redus ductilitatea
• Reduceți raportul de tragere prin adăugarea unor etape suplimentare de tragere

Rezolvarea problemelor de urechi și calitate a suprafeței

Nu toate defectele implică cedarea catastrofală. Urechile creează o înălțime neuniformă a paharului care necesită o tăiere excesivă. Defectele de suprafață afectează aspectul și pot influența funcționarea piesei. Ambele sunt legate de variabile ale procesului care pot fi controlate.

Explicarea fenomenului de urechi: Când examinați un pahar tras și observați că înălțimea marginii variază în jurul circumferinței, vedeți fenomenul de urechi. După cum explică Breaking AC, defectul de urechi se referă la o înălțime neuniformă în jurul marginii piesei trase. Motivul principal îl reprezintă incompatibilitatea între materialul semifabricatului și cel al sculei.

Cu toate acestea, anizotropia materialului joacă rolul principal. Materialul metalic sub formă de foaie provenit din operațiuni de laminare are proprietăți direcționale. Granulațiile se alungesc în direcția de laminare, creând proprietăți mecanice diferite la 0°, 45° și 90° față de acea direcție. În timpul ambutisării metalului, materialul curge mai ușor în anumite direcții decât în altele, formând caracteristicele „urechi” în poziții unghiulare previzibile.

Strategii de atenuare a formării urechilor:

• Selectarea materialelor cu valori reduse ale anizotropiei planare (valoarea r apropiată de 1,0 în toate direcțiile)
• Utilizarea formelor de semifabricat dezvoltate care compensează diferențele de curgere direcțională
• Mărirea adaosului de tăiere pentru a compensa variația previzibilă a înălțimii urechilor
• Luarea în considerare a materialelor laminat transversal pentru aplicații critice
• Ajustarea presiunii dispozitivului de fixare a semifabricatului pentru a influența uniformitatea curgerii

Probleme legate de calitatea suprafeței: Scrăturile, griparea, textura de coajă de portocală și liniile de matrice indică anumite probleme de proces. Griparea apare atunci când lubrifierea insuficientă permite contactul metal-metal între semifabricat și scule. Textura de coajă de portocală sugerează o creștere excesivă a granulației datorită recoacerii excesive sau unui material cu o structură granulară nepotrivită pentru adâncimea dvs. de tragere.

Soluții pentru defectele de suprafață:

• Îmbunătățiți calitatea și acoperirea lubrifiantului, în special în zonele cu frecare ridicată
• Poliți suprafețele matriței și ale poansonului pentru a reduce frecarea și a preveni aderarea materialului
• Selectați oțelul potrivit pentru scule și tratamentele superficiale adecvate combinației dvs. de materiale
• Verificați dacă dimensiunea granulației materialului este potrivită pentru severitatea tragerii dvs.
• Verificați prezența resturilor sau a contaminanților pe suprafețele port-semifabricatului și ale matriței
• Luați în considerare folosirea unor filme protectoare pentru piese care necesită o finisare superficială impecabilă

Tabel de referință cuprinzător pentru defecte

Următorul tabel consolidează diagnosticul defectelor într-un format ușor de consultat pentru oțelul tras adânc, oțelul inoxidabil și alte materiale comune:

Tip defect	Indicatoare vizuale	Cauzele principale	Măsuri Corective
Încrucișare flanșă	Închideri circumferiale la marginea semifabricatului; suprafață flanșă unduită	Presiune insuficientă a ținătorului de material; nealignarea ținătorului; așchii la marginea semifabricatului	Măriți forța de ținere (BHF); verificați paralelismul ținătorului; deburuiți semifabricatele; adăugați nervuri de ambutisare
Încrucișare perete	Încrețiri pe peretele lateral al cuvei între flanșă și nasul plunjerului	Joc excesiv la matriță; rază insuficientă la matriță; material subțire	Reduceți jocul; măriți raza matriței; luați în considerare operația de îngroșare (ironing)
Ruperea Nasului Plunjerului	Fisuri care se inițiază la raza fundului cuvei	Rază prea mică a plunjerului; raport de ambutisare depășit; BHF excesiv; ungere insuficientă	Măriți raza plunjerului; adăugați o etapă de ambutisare; reduceți BHF; îmbunătățiți ungerea
Rupere la margine	Fisuri care se inițiază de la periferia semifabricatului	Forță excesivă BHF; rebiri pe marginea semifabricatului; gripare pe port-semifabricat	Reducerea forței BHF; eliminarea rebirilor de pe semifabricate; rectificarea port-semifabricatului; îmbunătățirea lubrifierii
Earing	Înălțime inegală a marginii cupei; vârfuri la intervale de 45°, tipice	Anizotropie planară a materialului; presiune inconsistentă a ștanței de fixare	Selectarea unui material izotropic; utilizarea semifabricatelor prelucrate; mărirea adaosului de tăiere
Grosime neuniformă a pereților	Zone subțiri localizate; distribuție asimetrică a grosimii	Decalare între poanson și placă; forță BHF neuniformă; variații ale materialului	Realiniaza utilajul; verifica uniformitatea BHF; verifica consistenta materialului
Grippare/zgârieturi	Scriasi liniare; aderarea materialului pe utilaj	Lubrifiere inadecvata; material de scula incompatibil; presiune excesiva	Imbunatateste lubrifierea; aplica acoperisuri de suprafata; reduce presiunea de contact
Coajă de portocală	Suprafata aspra, texturata, asemanatoare cu pielea de citric	Marime excesiva a cristalizatiei; recoacere excesiva; deformare severa	Specifica un material cu cristalizatie fina; controleaza parametrii de recoacere
Retrocedere	Dimensiunile piesei difera de geometria matriței; pereții se curbează spre exterior	Recuperare elastica dupa formare; materiale cu inalta rezistenta	Utilaje cu indoire excesiva pentru compensare; creste timpul de mentinere la capatul cursei

Abordare sistematică de diagnosticare

Când apar defecte în ambutisarea profundă a oțelului sau a altor materiale, rezistați tentației de a face mai multe ajustări simultane. Urmați în schimb un proces metodic:

1. Examinați cu precizie locația defectului - Documentați exact unde pe piesă apare defectul. Fotografiați modelul de defect pentru referință.
2. Analizați modelul de defect - Este simetric sau localizat? Apare la poziții unghiulare constante? Apare la aceeași poziție a cursei?
3. Urmăriți până la parametrul de proiectare a matriței - Utilizați tabelul defectelor de mai sus pentru a identifica cauzele principale probabile, în funcție de tipul și locația defectului.
4. Efectuați ajustări cu o singură variabilă - Modificați un singur parametru la un moment dat pentru a izola efectul. Documentați fiecare ajustare și rezultat.
5. Verificați stabilitatea corecției - Rulați un număr suficient de piese pentru a confirma faptul că remedierea funcționează în mod constant în cadrul producției, nu doar pe câteva eșantioane.

Conform Metal Stamping O , obținerea unei înțelegeri profunde asupra metodei de ambutisare adâncă, alături de cunoașterea modului de examinare a unei piese finite, este esențială în procesul de luare a deciziilor. Această capacitate diagnostică se dovedește de o valoare inestimabilă atât în timpul dezvoltării inițiale a matriței, cât și în depanarea continuă a producției.

Rețineți că unele defecte interacționează între ele. Creșterea forței port-sablonului pentru a elimina cutele poate duce procesul dvs. spre rupere. Scopul constă în găsirea ferestrei de operare în care ambele tipuri de defecte sunt evitate. Pentru geometrii dificile, această fereastră poate fi îngustă, necesitând sisteme de control precise și proprietăți ale materialului consistente.

Cu fundamentele de depanare stabilite, proiectarea modernă a matrițelor se bazează din ce în ce mai mult pe instrumente de simulare pentru a prevedea și preveni defectele înainte de prelucrarea oțelului. Următoarea secțiune explorează modul în care analiza CAE validează deciziile dvs. de proiectare și accelerează drumul către utilaje gata pentru producție.

Integrarea simulării CAE pentru validarea proiectării moderne a matrițelor

Ați stăpânit rapoartele de tragere, ați specificat razele de sculă și ați dezvoltat expertiză în depanare. Dar imaginați-vă că puteți prevedea fiecare defect înainte de a prelucra o singură bucată de oțel pentru sculă. Exact acest lucru oferă simularea CAE. Proiectarea modernă a pieselor din tablă s-a transformat dincolo de metoda încercare-eroare. Analiza prin elemente finite validează acum deciziile dvs. de proiectare în mod virtual, identificând probleme precum ondularea, ruperea și subțierea, în timp ce matrița dvs. există doar ca geometrie digitală.

De ce este important acest lucru pentru proiectele dvs. de tragere profundă? Conform unui studiu publicat în Revista Internațională de Cercetare Tehnică și Tehnologie , o reducere a numărului de încercări ar influența direct timpul ciclu pentru dezvoltare. Un timp de ciclu mai scurt poate fi planificat prin utilizarea corespunzătoare a instrumentelor software care ar putea prezice rezultatele încercărilor fără a le efectua efectiv. Simularea oferită în timpul procesului de stampare oferă informații importante despre modificările necesare în proiectarea matriței și a componentei.

Integrarea simulării în validarea proiectării matriței

Analiza prin elemente finite transformă fluxul dvs. de lucru pentru proiectarea matriței de stampare metalică din reactiv în predictiv. În loc să construiți echipamente, să faceți încercări, să descoperiți defecte, să modificați oțelul și să repetați procesul, iterați digital până când simularea confirmă succesul. Abia atunci treceți la echipamentul fizic.

Bazele fizice ale simulării designului de ambutisare implică discretizarea semifabricatului în mii de elemente, fiecare urmărind tensiunea, deformația și deplasarea pe măsură ce poansonul virtual avansează. Software-ul aplică proprietățile mecanice ale materialului, coeficienții de frecare și condițiile la limită pentru a calcula modul în care fiecare element se deformează pe parcursul cursei.

Ce poate prezice simularea înainte de a construi orice?

• Modelele de curgere a materialului - Vizualizați exact cum se deplasează metalul din flanșă în cavitatea matriței, identificând zonele cu compresie sau tensiune excesivă
• Distribuția subțierii - Harta schimbărilor de grosime pe întreaga piesă, identificând zonele potențiale de defectare înainte ca acestea să provoace rebut
• Tendința de formare a cutei - Detectarea flambajului prin compresiune în zonele de flanșă și pereți neîntăriți, care ar necesita modificări ale sculei
• Predicția revenirii elastice - Calcularea recuperării elastice după deformare pentru a proiecta compensații în geometria matriței
• Optimizarea forței de apăsare a ambrazajului - Determinați profilele ideale de presiune care previn atât cutele, cât și ruperile
• Eficiența barierei de tragere - Testați configurațiile de reținere în mod virtual înainte de a aplica modificări la scule

Cercetarea confirmă eficacitatea acestei abordări. Așa cum menționează studiul IJERT, validarea virtuală a matriței prin utilizarea unui software de simulare ar trebui să rezolve problemele date în stadiul de proiectare. În timp ce matrița este fabricată, testele și experimentările finalizează procesul de validare, punând la încercare scula fizică pentru verificarea calității componentei.

Înțelegerea diagramelor limită de formare

Printre rezultatele simulării, diagrama limită de formare este cel mai puternic instrument de predicție a defectelor. Conform Simularea ștampilației , scopul principal al oricărei simulări de formare este verificarea comportamentului materialului înainte de realizarea sculei de ambutisare. Inițial un proiect de cercetare de licență din 1965, diagrama limită de formare (FLD) avea ca obiectiv determinarea factorilor care declanșează strangularea localizată și fisurarea în procesul de formare a tablelor metalice și dacă acestea pot fi prezise din timp.

Iată cum funcționează analiza FLD: simularea calculează deformația în două direcții (axa majoră și axa minoră) pentru fiecare element din piesa dvs. formată. Aceste perechi de deformații sunt reprezentate ca puncte pe un grafic. Curba Limită de Formare, specifică materialului și grosimii dvs., separă zona sigură de zonele de cedare.

Ce vă spune FLD despre configurația presei dvs. de ambutisare adâncă?

• Puncte sub curbă - Condiții de formare sigure, cu o marjă suficientă
• Puncte care se apropie de curbă - Zonă de risc care necesită atenție în proiectare
• Puncte deasupra curbei - Cedarea este sigură; vor apărea fisuri în aceste locații
• Puncte în zona de compresiune - Tendință de ondulare care poate necesita o presiune mai mare a opritorului de placă

După cum explică referința privind simularea stampilării, curba limită de formare este determinată în principal de valoarea n și grosimea unui anumit material. Rezultatele ilustrează zonele calculate ale cedării materialelor, cantitățile de subțiere și zonele de compresiune unde se pot forma cute și pliuri. Cu aceste informații, pot fi luate măsuri corective la proiectarea feței matriței înainte ca oțelul să fie tăiat.

De la analiza CAE la echipamente pregătite pentru producție

Simularea nu înlocuiește validarea fizică. Aceasta vă accelerează parcursul către o validare fizică reușită. Fluxul de lucru urmează o buclă iterativă de optimizare:

1. Creați un design inițial al matriței - Dezvoltați geometria pe baza rapoartelor de tragere calculate, a razelor specificate și a dimensiunii semifabricatului
2. Rulați simularea formării - Aplicați proprietățile materialelor, valorile de frecare și parametrii procesului
3. Analizați rezultatele - Verificați graficele FLD, hărțile de distribuție a grosimii și indicatorii de cuteală
4. Identificați zonele problematice - Identificați elementele care depășesc limitele sigure sau care se apropie de pragurile de cedare
5. Modificați parametrii de proiectare - Ajustați razele, jocurile, presiunea dispozitivului de fixare sau configurația șanțurilor de întindere
6. Reluați simularea - Verificați dacă modificările au rezolvat problemele fără a crea altele noi
7. Iterați până la obținerea unui rezultat acceptabil - Continuați optimizarea până când toate elementele se încadrează în limitele sigure de formare
8. Eliberați pentru fabricarea sculelor - Finalizați construcția matriței fizice cu încredere

Conform cercetării IJERT, matrița ar fi considerată validată după examinarea componentelor obținute prin probe fizice pentru prezența și magnitudinea defectelor. O frecvență scăzută a defectelor și o consistență în caracteristicile dorite ar reprezenta baza validării. Simularea reduce în mod semnificativ numărul de iterații necesare pentru atingerea acestui reper de validare.

Puncte cheie de simulare în procesul dvs. de proiectare

Nu toate deciziile de proiectare necesită o analiză completă prin simulare. Totuși, anumite puncte de verificare beneficiază substanțial de validarea virtuală:

• Verificarea dezvoltării semifabricatului - Confirmați că dimensiunea calculată a semifabricatului asigură material suficient fără risipă excesivă
• Fezabilitatea primei tragieri - Verificați dacă reducerea inițială rămâne în limitele materialului
• Analiza tranziției între mai multe etape - Verificați dacă starea materialului între etapele de tragere rămâne formabilă
• Evaluarea razelor de colț - Verificați concentrația de deformare la razele strânse ale pieselor necilindrice
• Proiectare compensare revenire elastică - Calculați suprabanda necesară pentru a atinge dimensiunile dorite
• Optimizarea forței de apăsare a ambrazajului - Determinați profilele de presiune care maximizează fereastra procesului
• Amplasarea benzilor de tragere - Testați configurațiile de reținere pentru geometrii complexe

Notițele resursei privind simularea ambutisării subliniază că grilele circulare virtuale pot fi comparate cu experimentele reale de grilă circulară pentru a determina acuratețea simulării. Această corelație între rezultatele virtuale și cele fizice consolidează încrederea în deciziile de proiectare ghidate de simulare.

Exploatarea serviciilor profesionale integrate de simulare

Deși software-ul de simulare a devenit mai accesibil, extragerea valorii maxime necesită expertiză atât în funcționalitățile software-ului, cât și în principiile fundamentale ale procesului de ambutisare profundă. Companiile specializate în ambutisarea profundă se diferențiază din ce în ce mai mult prin competențele lor în simulare.

La ce ar trebui să vă uitați la producătorii de piese metalice ambutisate în adâncime care oferă servicii integrate de simulare? Rata de aprobare din prima încercare oferă o măsură concretă. Când un partener pentru proiectarea matrițelor atinge o rată de aprobare din prima încercare de 93%, observați rezultatul tangibil al unei proiectări validate prin simulare. Această valoare procentuală se traduce direct prin reducerea timpului de dezvoltare, scăderea costurilor legate de modificarea utilajelor și accelerarea intrării în producție.

Certificările de calitate sunt la fel de importante. Certificarea IATF 16949 asigură faptul că validarea prin simulare este integrată într-un sistem mai larg de management al calității, cu proceduri documentate și execuție constantă. Simularea în sine are valoare doar dacă este efectuată corect, cu parametri realiști.

Pentru aplicații auto și alte proiecte exigente de ambutisare în adâncime, serviciile profesionale de proiectare a matrițelor care folosesc simularea înainte de tăierea oțelului reprezintă un avantaj strategic. Soluțiile Shaoyi pentru matrițe de presare auto demonstrează această abordare, combinând capabilități avansate de simulare CAE cu prototipare rapidă în doar cinci zile. Echipa lor de inginerie oferă utilaje validate prin simulare, adaptate standardelor OEM, reducând astfel iterațiile costisitoare care afectează dezvoltarea tradițională bazată pe încercare și eroare.

Studiul IJERT concluzionează că simularea oferă informații importante privind modificările necesare matricei și componentului pentru a realiza o matriță simplificată și productivă. În mod normal, o matriță de ambutisare necesită parametri de proiectare perfecționați pentru a asigura o trecere lină prin faza de probă. Simularea pune la dispoziție acești parametri perfecționați înainte de investiția în utilaj fizic.

Prin integrarea capabilităților de simulare în fluxul dumneavoastră de proiectare a matriței, ați abordat cea mai semnificativă sursă de întârzieri și costuri în dezvoltare. Ultima piesă a puzzle-ului constă în selectarea materialelor adecvate pentru matriță și tratamentele de suprafață care asigură faptul că proiectarea validată va oferi o performanță constantă pe întregul volum de producție.

Ghiduri pentru selecția materialelor și tratamentele de suprafață

Ați validat proiectarea matriței prin simulare și ați optimizat fiecare parametru de formare. Acum urmează o decizie care determină dacă utilajul dumneavoastră va oferi rezultate constante pentru mii de piese sau se va defecta prematur: selecția materialului matriței. Materialele specificate pentru poanson, matriță și ștanță influențează direct viteza de uzură, calitatea finisajului superficial și, în cele din urmă, costul pe piesă de-a lungul ciclurilor de producție.

Conform Manualului ASM privind prelucrarea metalelor , selecția materialului pentru o matriță de trasare are ca scop obținerea unei calități și cantități dorite de piese cu cel mai mic cost posibil al sculei pe piesă. Acest principiu ghidează fiecare decizie privind materialul pe care o veți lua. Opțiunea cea mai rezistentă la uzură nu este întotdeauna optimă. Trebuie să echilibrați costul inițial, cerințele de întreținere și volumul estimat de producție.

Selecția oțelului pentru sculele componente ale matrițelor de adâncire

Operațiile de ambutisare metalică profundă supun utilajelor la condiții severe. Deținătorii de ștanțe experimentează contactul abraziv la fiecare cursă. Poansonurile suport încărcarea de compresiune, menținând geometria precisă. Matrițele trebuie să ghideze curgerea materialului, rezistând la griparea care apare când metale asemănătoare se contactează sub presiune.

Ce factori ar trebui să dicteze selecția oțelului pentru scule?

• Volumul de producție - Producțiile prototip cu volum scăzut justifică materiale diferite față de programele auto de un milion de piese
• Materialul piesei - Ambutisarea oțelului inoxidabil creează o uzare mai mare a sculelor decât oțelul moale sau aluminiul
• Complexitatea Părții - Geometriile complexe concentrază tensiunile în anumite locuri, necesitând o rezistență sporită la uzare
• Cerințe de Finisaj al Suprafeței - Părțile decorative necesită scule care să-și mențină luciul pe tot parcursul producției
• Capacitateți de întreținere - Unele materiale necesită tratament termic specializat sau echipamente de rectificare pentru reconditionare

Manualul ASM despre matrițe pentru deformare la rece examinează variabilele de producție care influențează alegerea între materialele ferioase, neferioase și chiar plastice pentru matrițe. În aplicațiile de ambutisare a metalelor, oțelurile pentru scule domină, dar calitatea specifică este esențială.

Material de matrice	Aplicație	Gamă de duritate (HRC)	Rezistenta la uzura	Cele mai bune cazuri de utilizare
Oțel rapid D2	Matrițe, poansoane, purtătoare de semifabricate	58-62	Excelent	Producție în volum mare; materiale abrazive; ambutisare foi de oțel
Oțel pentru scule A2	Poansoane, matrițe cu uzură moderată	57-62	Bun	Producție medie; tenacitate bună pentru sarcini de impact
Oțel rapid M2	Poansoane care necesită duritate la cald	60-65	Foarte Bun	Operațiuni cu viteză mare; aplicații la temperaturi ridicate
Carbide (carbura de wolfram)	Inserții pentru uzură mare, inele de calibrare	75-80 (echivalent HRA)	Excepțional	Producție de un milion de bucăți; ambutisare din oțel inoxidabil; dimensiuni precise
O1 Tool Steel	Matrițe pentru prototipuri, poansoane pentru serii mici	57-62	Moderat	Serii scurte; prelucrabilitate ușoară; foi metalice flexibile pentru aplicații artizanale

Observați cum volumul producției influențează fiecare alegere. Pentru echipamente de prototipare sau serii scurte care implică foi metalice flexibile pentru aplicații artizanale sau similare, cu volum redus, O1 sau chiar un oțel moale cu durificare superficială ar putea fi suficiente. Pentru volumele de producție auto, D2 sau inserțiile din carbide devin justificate economic, în ciuda costurilor inițiale mai mari.

Considerații privind asocierea materialelor între poanson și matrice

Selectarea componentelor individuale nu este suficientă. Modul în care interacționează materialele de poanson și matriță afectează rezistența la gripare, modelele de uzură și durata totală de viață a sculei. Conform ASM Handbook, griparea reprezintă o cauză tipică a uzurii în sculele de ambutisare adâncă. Când materiale similare se contactează sub presiunile și condițiile de alunecare din proiectarea ștanțării metalului, apar suduri microscopice și ruperi.

Luați în considerare aceste principii de cuplare:

• Evitați duritatea identică - Când poansonul și matrița au aceeași duritate, ambele se uzează rapid. Specificați o diferență de 2-4 HRC între componente.
• Componenta mai dură atinge suprafața critică a semifabricatului - Dacă aspectul exterior al piesei este cel mai important, faceți matrița mai dură. Dacă suprafața interioară este critică, întăriți poansonul.
• Luați în considerare materiale diferite - Purjorii din bronz sau bronz aluminiu asociați cu matrițe din oțel pentru scule reduc tendința de gripare la ambutisarea aliajelor de aluminiu.
• Potriviți coeficienții de dilatare - Pentru ambutisarea precisă în adâncime a metalelor, o dilatare termică similară între poansoane și matrițe menține jocurile necesare în timpul ciclurilor de producție.
• Luați în considerare compatibilitatea cu acoperirea - Unele tratamente superficiale oferă performanțe mai bune pe anumite tipuri de oțeluri pentru matrițe.

Tratamente și acoperiri superficiale pentru prelungirea duratei de viață a matrițelor

Chiar și cel mai bun oțel pentru scule beneficiază de îmbunătățirea suprafeței. Conform ASM Handbook , opțiunile includ acoperiri superficiale precum placarea cu crom, și tratamente superficiale precum cementarea sau carbonitrurarea pentru oțelurile slab aliate, sau nitrurarea și acoperirea prin depunere fizică din fază de vapori pentru oțelurile pentru scule. Fiecare tratament abordează mecanisme specifice de uzură.

Nitrurare difuzează azot în suprafața oțelului, creând o crustă dură fără modificări dimensionale. După cum explică AZoM, nitrurarea crește rezistența la uzură și duritatea suprafeței sculei. Este deosebit de potrivită pentru aplicații care implică materiale abrasive. Pentru matrițele de ambutisare în adâncime, nitrurarea prelungește semnificativ durata de viață atunci când se prelucrează oțeluri acoperite sau aliaje cu înaltă rezistență.

Incruciat Crom depozitează un strat dur, cu frecare redusă. Conform AZoM, placarea cu crom dur crește considerabil duritatea suprafeței, obținând valori până la 68 HRC. Este deosebit de utilă în formarea oțelurilor structurale, cupru, oțeluri carbon și alamă. Suprafața netedă de crom îmbunătățește și evacuarea pieselor, reducând necesarul de lubrifiant.

Nitrid de titan (TiN) acoperirea se aplică prin depunere fizică din fază de vapori, creând un strat ceramic de culoare aurie. AZoM notează că înaltă duritate integrată cu proprietăți de frecare redusă asigură o durată de viață semnificativ mai lungă. TiN reduce în mod dramatic tendința de gripare, fiind valoroasă pentru ambutisarea oțelului inoxidabil, unde uzarea prin aderențe provoacă probleme uneltelor neacoperite.

Carbonitrid de titan (TiCN) oferă o alternativă mai dură și cu frecare mai redusă față de TiN. Conform AZoM, prezintă o bună rezistență la uzare, combinată cu tenacitate și duritate. Pentru aplicațiile de ambutisare profundă a metalelor care necesită atât rezistență la abraziune, cât și tenacitate la impact, TiCN oferă un excelent echilibru.

Nitru de aluminiu titan (TiAlN) excellează în condiții exigente. AZoM îl descrie ca având o stabilitate ridicată la oxidare și tenacitate, fiind potrivit pentru viteze mai mari, în timp ce sporește durata de viață a sculei. Pentru producția în mare volum de piese metalice ambutisate adânc, unde generarea de căldură este semnificativă, TiAlN își menține performanța în situații în care alte învelișuri se degradează.

Când inserțiile din oțel dur își justifică prețul mai ridicat

Sculele din oțel dur costă semnificativ mai mult decât oțelul durificat. Când această investiție își recuperează costul? Mai multe scenarii fac ca oțelul dur să fie alegerea economică superioară:

• Volume de producție care depășesc 500.000 bucăți - Durata de viață prelungită a oțelului dur repartizează costul inițial pe un număr suficient de piese, reducând cheltuiala cu sculele pe bucată
• Toleranțe dimensionale strânse - Rezistența la uzare a oțelului dur menține dimensiunile critice mult mai mult timp decât oțelul, reducând frecvența ajustărilor
• Materialele piesei prelucrate care sunt abrazive - Oțelurile de înaltă rezistență și oțelurile inoxidabile accelorează în mod semnificativ uzarea matrițelor din oțel
• Operațiunile de calibrare - Contactul sever prin alunecare în timpul calibrării pereților distruge rapid sculele din oțel
• Sensibilitatea la întreruperi - Când întreruperile de producție costă mai mult decât utilajul, fiabilitatea carburii justifică prețul ridicat

Carburile legate cu oțel oferă un compromis. Conform ASM Handbook, carburile legate cu oțel oferă rezistență la uzare apropiată carburii masive, cu o tenacitate și prelucrabilitate superioară. Pentru geometrii complexe ale matrițelor, care ar fi prohibitiv de scumpe în carbură masivă, alternativele cu oțel legat livrează o performanță excelentă.

Volumul de producție și economia selecției materialelor

Cantitatea estimată de producție modelează fundamental deciziile privind materialele. Luați în considerare această progresie:

Prototip și volum scăzut (sub 1.000 bucăți): Materialele moi pentru scule, precum oțelul moale sau aluminiul, sunt potrivite pentru încercările inițiale. Chiar și oțelul pentru scule O1, neîntărit, poate fi suficient. Scopul este validarea proiectării piesei, nu maximizarea duratei sculei.

Volum mediu (1.000–100.000 bucăți): Oțelurile aliate A2 sau D2 se impun ca standard. Tratamentele de suprafață precum nitrurarea sau cromarea prelungesc durata de viață fără o investiție inițială excesivă.

Producție înaltă (100.000 - 1.000.000 bucăți): Oțel D2 premium cu acoperiri PVD sau inserții din carburi la punctele critice de uzură. Costul modificărilor sculelor în timpul producției justifică o investiție mai mare în materialul inițial.

Producție de masă (peste 1.000.000 bucăți): Inserții din carburi, seturi multiple de matrițe de rezervă și programe complete de tratament de suprafață. Sculele devin un activ capital care necesită analiza costului pe întreaga durată de viață.

Parteneriat pentru soluții complexe privind materialul matrițelor

Alegerea materialului pentru matrițe nu este izolată. Aceasta se integrează cu toate celelalte decizii de proiectare: razele specificate, forța de fixare a semifabricatului, cerințele privind finisajul de suprafață și programul de producție. Partenerii experimentați în proiectarea matrițelor consideră selecția materialului ca parte a unor soluții globale pentru scule, echilibrând costul inițial cu performanța în producție.

Ce diferențiază partenerii capabili? Căutați echipe de inginerie care abordează selecția materialelor în timpul dezvoltării proiectului, nu ca o gândire ulterioară. Capacitățile de prototipare rapidă în cel mult cinci zile demonstrează flexibilitatea în producție pentru a evalua practic opțiunile de materiale. Utilajele rentabile adaptate standardelor OEM reflectă experiența necesară pentru a corela investiția în materiale cu cerințele reale de producție.

Capacitățile cuprinzătoare de proiectare și fabricare a matrițelor Shaoyi exemplifică această abordare integrată. Certificarea lor IATF 16949 asigură faptul că deciziile privind selecția materialelor urmează proceduri documentate de calitate. Indiferent dacă aplicația dumneavoastră necesită inserții din carbide pentru producția de un milion de bucăți din oțel inoxidabil sau oțel durificat economic pentru validarea prototipului, serviciile complete de proiectare a matrițelor oferă soluții adecvate de materiale potrivite cu cerințele dumneavoastră specifice.

Selectarea materialului matriței completează ghidurile dvs. de proiectare a matrițelor de tras adânc. De la calculul raportului de tras, prin validarea simulării și până la specificarea materialului, aveți baza tehnică necesară pentru dezvoltarea uneltelor care produc piese impecabile în mod constant, indiferent de volumul de producție.

Întrebări frecvente despre proiectarea matrițelor de tras adânc

1. Care este jocul corect al matriței pentru operațiunile de tras adânc?

Jocul matriței ar trebui să fie cu 10-20% mai mare decât grosimea materialului, pentru a preveni concentrarea metalului în partea superioară a matriței, menținând totodată controlul pereților. Pentru un material de 0,040", se recomandă un joc de 0,044"-0,048". Jocuri mai strânse reduc intenționat pereții laterali pentru o grosime uniformă, în timp ce un joc excesiv provoacă ondularea pereților. Proiectanții profesioniști de matrițe, cum este Shaoyi, folosesc simulări CAE pentru a optimiza jocul în funcție de materialele și geometriile specifice, obținând rate de aprobatie din prima de 93%.

2. Cum se calculează dimensiunea semifabricatului pentru tras adânc?

Calculați dimensiunea semifabricatului folosind principiul constanței volumului: suprafața semifabricatului este egală cu suprafața piesei finite. Pentru cupe cilindrice, utilizați formula Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)], unde Rb este raza semifabricatului, Rf este raza cupei și Hf este înălțimea cupei. Adăugați 2× grosimea materialului pentru adaos de finisare și 3-5% pentru compensarea subțierii. Geometriile complexe necesită calcularea suprafeței bazată pe CAD pentru o mai mare precizie.

3. Ce cauzează încrucișarea și ruperea în piesele ambutisate adânc?

Încrucișarea apare din cauza unei presiuni insuficiente a ținătorului de placă, permițând flambajului prin compresiune în zona flanșă. Ruperea apare când presiunea excesivă a ținătorului sau razele inadecvate ale sculei împiedică curgerea materialului, determinând tensiunile de întindere să depășească rezistența materialului în zona vârfului plunjerului. Soluțiile includ ajustarea progresivă a forței ținătorului de placă, mărirea razelor plunjerului/matriței la 4-10× grosimea materialului și îmbunătățirea lubrifierii. Proiectele validate prin simulare previn aceste defecte înainte de fabricarea sculelor.

4. Câte etape de tras sunt necesare pentru trasare adâncă?

Cerințele pentru etape depind de procentul total de reducere. Primele trasări realizează o reducere de 45-50%, trasările ulterioare 25-30% și respectiv 15-20%. Calculați numărul de etape determinând reducerea totală necesară (diametrul semifabricatului la diametrul final), apoi împărțiți la limitele specifice materialului pe fiecare etapă. Piese cu raportul adâncime-diametrul mai mare de 1,0 necesită de regulă mai multe etape. Planificați tratamente termice intermediare atunci când reducerea cumulată depășește 30-45%, în funcție de material.

5. Care sunt specificațiile recomandate pentru razele poansonului și ale matriței?

Raza de la vârful poansonului trebuie să fie de 4-10× grosimea materialului pentru a distribui tensiunile și a preveni ruperea. Raza de intrare la matriță necesită 5-10× grosimea pentru o trecere lină a materialului. Calibrelor mai subțiri le sunt necesare multipli mai mari ai razei. Pentru material cu grosime între 0,030" și 0,060", specificați raza poansonului la 5-8× și raza matriței la 6-10× grosimea materialului. Părțile necilindrice necesită raze minime interioare în colțuri de 2× grosime, fiind recomandate valori de 3-4× pentru a reduce numărul de etape de ambutisare.