REZUMAT

Încrețirea în ambutisarea metalului este cauzată în principal de tensiuni circumferențiale de compresiune în zona flanșă, pe măsură ce diametrul semifabricatului este redus la diametrul paharului. Când materialul nu poate comprima în sine, se încovoaie.

Cel mai eficient mod de prevenire este aplicarea corectă a Forță de Fixare a Semifabricatului (BHF) presiunii de ambare pentru a limita curgerea materialului fără a provoca ruperea. Pentru oțel, o presiune de aproximativ 2,5 N/mm² este baza standard. Controalele secundare includ utilizarea bulbii de ambutizare dispozitivelor de încălcare mecanică pentru a restringe curgerea în zonele complexe și asigurarea că razele matriței jocurile de scule sunt optimizate (nu prea mari) pentru a menține tensiunea. Operatorii ar trebui să prioritizeze echilibrarea rezistenței la curgere față de Raportul Limită de Întindere (LDR) al materialului.

Fizica Încrețirii: De Ce Se Încovoaie Metalul

Pentru a preveni eficient ridurile, inginerii trebuie să înţeleagă mai întâi mecanismul de instabilitate prin compresiune - Nu. În timpul desenului profund, un gol plat se transformă într-o formă tridimensională. Pe măsură ce materialul curge de la marginea exterioară a golului spre cavitatea matricei, circumferința scade. Această reducere forțează materialul să se comprime tangențial (stresul de buclă). Dacă această presiune de compresie depăşeşte presiunea critică de îndoire a materialului, metalul se învârte sau se plictiseşte, creând riduri.

Acest fenomen este guvernat de Raportul limită de tragere (LDR) relaţia dintre diametrul gol şi diametrul perforării. Când golul este prea mare în raport cu pumnul, cantitatea de material "adunat" în flanșă devine incontrolabilă, ducând la îngroșare severă. Dacă spațiul dintre fața de matriță și suportul de gol nu este controlat strict pentru a se adapta acestei îngroșări (permitând, de obicei, doar 10-20% de deschidere peste grosimea nominală), materialul se va înfășura în spațiul gol.

Ridurile se manifestă în două forme principale: Încrucișare flanșă (de ordinul întâi), care apare în zona de sub menghina, și Încrucișare perete (de ordinul al doilea), care se produce în zona neîntărită dintre raza matriței și raza poansonului. Identificarea locului unde apare încrucișarea este primul pas în diagnosticare: încrucișările la flanșă sugerează o presiune insuficientă a menghinii, în timp ce cele la perete indică adesea raze prea mari ale matriței sau o potrivire necorespunzătoare a materialului.

Soluția principală: Optimizarea forței purtătorului de semifabricat (BHF)

The Prinderea semifabricatului (sau menghina) este variabila principală de control pentru prevenirea încrucișărilor. Funcția sa este de a aplica o presiune suficientă asupra flanșei pentru a suprima flambajul, permițând în același timp materialului să curgă în matriță. Dacă presiunea este prea scăzută, apar încrucișări; dacă este prea mare, materialul se rupe (se fracturează) deoarece nu poate curge.

Conform standardelor industriale, presiunea specifică necesară variază semnificativ în funcție de tipul de material. O regulă practică pentru configurarea inițială este:

• Țel: ~2,5 N/mm²
• Aleia de Cupru: 2,0 – 2,4 N/mm²
• Aliaje de aluminiu: 1,2 – 1,5 N/mm²

Inginerii ar trebui să calculeze forța necesară pe baza suprafeței proiectate a flanșei sub șurubelniță. Este recomandat să se adauge un factor de siguranță de aproximativ 30% la acest calcul în faza de proiectare, deoarece este mai ușor să reduci presiunea pe presă decât să generezi mai multă forță decât permite proiectarea.

Pentru piese complexe, o presiune uniformă este adesea insuficientă. Configurările avansate utilizează sisteme cu presiune variabilă (perne hidraulice sau cu azot) care pot ajusta forța pe parcursul cursei—aplicând inițial o presiune ridicată pentru a fixa flanșa și reducând-o pe măsură ce piesa se adâncește, pentru a preveni ruperea. Utilizarea distanţatoare sau blocurilor egalizatoare (blocuri de oprire) este esențială pentru a menține un decalaj precis, ușor mai gros decât materialul, asigurând faptul că șurubelnița nu pur și simplu strivește tabla, ci o reține.

Controlul Proiectării Utilajelor: Găuri de Întindere și Raze

Când presiunea singură nu poate controla curgerea materialului—adesea cazul pieselor auto nesimetrice— bulbii de ambutizare sunt soluția inginerească necesară. Gurile de trasare sunt nervuri ridicate pe ambalaj care forțează materialul să se îndoaie și să se desfacă înainte de a intra în cavitatea matriței. Această acțiune mecanică creează o forță de reținere independentă de frecare, permițând un control precis al fluxului local.

Geometria razei matriței prea mare reduce suprafața de contact și tensiunea eficientă pe flanșă, încurajând materialul să curgă prea liber și să se cuteze. Raza matriței trebuie să fie perfect lustruită și geometric precisă pentru a menține „punctul optim” al tensiunii. prea Mari reduces the contact area and effective tension on the flange, encouraging material to flow too freely and wrinkle. The die radius must be perfectly polished and geometrically accurate to maintain the "sweet spot" of tension.

În plus, rigiditatea instrumentului în sine are importanță. Dacă talpa matriței nu este suficient de groasă, aceasta s-ar putea deforma sub sarcină, creând o distribuție neuniformă a presiunii. Penele de ghidare trebuie să fie suficient de robuste pentru a preveni orice mișcare laterală a părților superioare și inferioare ale sculei, ceea ce ar provoca decalaje inconstante și cutări localizate.

Variabile de proces: Lubrifiere și selecția materialelor

Frecarea este un dublu-țintă în ambutisare. Deși lubrifiere este esențial pentru a preveni griparea și ruperea, lubrifierea excesivă (prea multă alunecare) poate de fapt agrava încălecatul dacă forța de apăsare a bridei nu este crescută pentru a compensa. Materialul curge atât de ușor încât brida nu poate genera suficientă frecare pentru a reține forțele de flambaj. Asigurați-vă că lubrifiantul este aplicat în mod uniform și că duzele sunt fixate în poziție.

Proprietăți materiale dictează de asemenea fereastra procesului. Pentru aplicații din oțel inoxidabil, înlocuirea standardului 304cu alte produse poate îmbunătăți semnificativ formabilitatea. 304L are o limită de curgere mai scăzută (aprox. 35 KSI față de 42 KSI pentru 304), ceea ce înseamnă că se opune mai puțin curgerii și se întărește mai lent prin deformare, reducând forța necesară pentru menținerea planității. Verificați întotdeauna ca materialul brut să fie specificat ca „Calitate pentru Ambutisare Adâncă” (DDQ) pentru a minimiza anizotropia.

Chiar și cu un design perfect, capacitatea fizică a partenerului dvs. de producție este un factor limitativ. Pentru componente auto de mare serie, cum ar fi brațele de suspensie sau subansamblele, precizia este obligatorie. Producători precum Shaoyi Metal Technology utilizează prese cu capacități până la 600 de tone și certificare IATF 16949 pentru a acoperi diferența dintre prototiparea rapidă și producția de masă. Colaborarea cu un specialist asigură faptul că calculele teoretice BHF sunt susținute de capacitatea reală a echipamentelor, prevenind defectele înainte ca acestea să ajungă pe linia de asamblare.

Listă de verificare pentru rezolvarea problemelor: Un protocol pas cu pas

Când apar cute pe linia de producție, urmați acest flux de lucru sistematic pentru a identifica cauza principală:

1. Verificați presa: Căutați gib-uri uzate sau neparalelism al batiului. Dacă batiul nu coboară drept, distribuția presiunii va fi neuniformă.
2. Verificaţi specificaţiile materialului: Grosimea materialului este constantă? Măsurați marginea benzii; variații chiar de 0,003 inchi pot afecta jocul bridei.
3. Verificați distanțierele: Blocurile de oprire setează jocul corect? Dacă sunt uzate sau slabe, mandrina poate „ajunge în capăt” înainte de a aplica forța asupra tablei.
4. Ajustați forța mandrinei treptat: Măriți presiunea mandrinei în pași mici. Dacă cutele persistă, dar apar fisuri, înseamnă că fereastra procesului a fost redusă prea mult — verificați benzile de ambutisare sau schimbările de lubrifiere.
5. Verificați lubrifierea: Verificați dacă amestecul de lubrifiant este prea concentrate sau aplicat în exces în zona flanșei.
6. Examinați suprafața sculei: Căutați urme de gripare pe benzile de ambutisare sau pe racordări care ar putea crea o tragere neuniformă.

Stăpânirea curgerii

Prevenirea formării cutelor nu constă în eliminarea forței, ci în gestionarea acesteia cu precizie. Este necesară o abordare holistico-cuprinzătoare care să echilibreze tensiunile circumferențiale cu controalele tehnice ale forței mandrinei, geometriei sculei și alegerii materialului. Tratând procesul de ambutisare ca un sistem de variabile interconectate, nu ca pași izolați, producătorii pot obține piese adânc trase consistente și fără defecte.

Succesul constă în detalii: calculul precis al presiunii în N/mm², amplasarea strategică a nervurilor de ambutisare și disciplina menținerii condițiilor presei și sculelor. Cu aceste controale în vigoare, chiar și geometriile cele mai complexe pot fi formate în mod fiabil.

Întrebări frecvente

1. Cum calculez forța corectă a ștanței de fixare?

Calculul de bază presupune înmulțirea ariei flanșei (sub menghina) cu presiunea specifică necesară materialului. Pentru oțelul moale, utilizați aproximativ 2,5 N/mm² (MPa). Adăugați întotdeauna o marjă de siguranță (de exemplu, +30%) la cerințele de capacitate ale presei pentru a permite ajustări în timpul probei.

2. Poate cauza prea mult lubrifiant ondulări?

Da. Lubrifiantul reduce frecarea, care este una dintre forțele care ajută la reținerea curgerii materialului. Dacă frecarea scade semnificativ fără o creștere corespunzătoare a Forței Ștanței de Fixare, materialul s-ar putea deplasa prea liber în cavitatea matriței, ducând la încovoiere și ondulări.

3. Care este diferența dintre ondulare și rupere?

Încrucișarea și ruperea sunt moduri opuse de defect. Încrucișarea este cauzată de compresiune excesivă și o restricție insuficientă a curgerii (material prea liber). Ruperea (fisurarea) este cauzată de tensiune excesivă și o restricție prea mare a curgerii (material prea tensionat). Scopul operatorului la presă este să găsească „fereastra procesului” dintre aceste două defecte.