Процесс выдавливания в автомобильной штамповке: точность и контроль пружинения

Краткое содержание

Компания чеканочный процесс в автомобильной штамповке это высокоточная технология холодной формовки, при которой листовой металл сжимается между пуансоном и матрицей с зазором, значительно меньшим толщины материала. В отличие от стандартного гибочного процесса с воздушным зазором, чеканка заставляет металл пластически течь, эффективно устраняя внутренние напряжения и сводя пружинение практически к нулю. Для этого процесса требуется огромное усилие — как правило, в 5–8 раз превышающее стандартное формование — для создания структурно жестких элементов с высокой точностью, таких как фаски, ребра жесткости и калиброванные углы.

Что такое чеканка в автомобильной штамповке?

В основе процесса калибровки лежит определённое механическое условие: зазор между пуансоном и матрицей меньше толщины листового металла, подвергаемого формовке. В то время как стандартные операции штамповки сгибают или растягивают металл, калибровка активно его сжимает. Это сжимающее усилие достаточно велико, чтобы превысить предел текучести материала, вызывая пластическое течение которое заставляет металл полностью принять форму полости матрицы, подобно жидкости.

Этот механизм отличает калибровку от других методов формовки. При «гибке в воздухе» пуансон загибает металл в V-образной матрице, не доходя до дна, из-за чего конечный угол зависит от упругого восстановления. При калибровке вершина пуансона проникает в металл за нейтральную ось, утоняя материал в точке контакта. Такой процесс приводит к упрочнению поверхности и улучшению структуры зёрен, в результате чего получается деталь, которая не только размерно точна, но часто обладает повышенными структурными характеристиками в области калибровки.

Термин «закрытая матрица» часто используется для описания этой среды. Поскольку металл оказывается заперт и под давлением, он не может выйти наружу, что заставляет его заполнять каждую деталь инструмента. Именно поэтому выдавливание является предпочтительным методом создания сложных элементов на автомобильных компонентах, требующих абсолютной воспроизводимости, таких как электрические контакты и точные кронштейны датчиков.

«Ключевое применение»: снижение упругой отдачи и повышение точности

Единственное наиболее важное применение чеканочный процесс в автомобильной штамповке — это управление упругой отдачей. Сталь повышенной прочности, используемая в современных шасси автомобилей, известна тем, что после снятия нагрузки при формовке возвращается к своей первоначальной форме, вызывая значительные проблемы при сборке.

Тиснение решает эту проблему за счёт «калибровки» изгиба. Когда пуансон сжимает радиус изогнутой детали (например, фланца), снимаются растягивающие и сжимающие напряжения, которые естественным образом возникают во время процесса гибки. Нейтрализуя эти внутренние силы, металл теряет «память» о плоской форме и фиксируется под тиснёным углом.

Данные отрасли подчёркивают эффективность такого подхода. Для сложных автомобильных фланцев пружинение может вызывать отклонения до 3 мм, что недопустимо при сборке с использованием роботизированной сварки. Применение операции тиснения к радиусу изгиба позволяет снизить эти отклонения до допусков ±0,5 мм эта точность делает тиснение незаменимым при производстве деталей, важных для безопасности, где геометрическая точность является обязательной.

Тиснение против штамповки против прижима

Часто возникает путаница между выдавливанием, тиснением и калибровочным изгибом, однако это разные процессы с различными техническими требованиями. В таблице ниже приведены основные различия для инженеров автомобильной промышленности:

Пока тиснение создает выпуклые или вогнутые элементы в основном для увеличения жесткости (например, на тепловых экранах) или идентификации; при этом не изменяет внутреннюю структуру материала столь значительно, как выдавливание. Гибка с поджатием является компромиссным решением — лист прижимается к матрице для задания угла, но без экстремального сжатия, характерного для настоящего выдавливания.

Параметры процесса и требования к инструменту

Для реализации выдавливания требуется надежное оборудование, способное обеспечить высокое усилие. Формула расчета усилия при выдавливании агрессивна: инженеры часто рассчитывают необходимое усилие как в 5–8 раз превышающее усилие, необходимое для гибки на воздухе . Это создает огромную нагрузку на пресс и инструмент. Для выдавливания относительно небольших участков на толстой конструкционной стали автомобилей может потребоваться пресс мощностью 600 тонн.

Конструирование инструмента и гидростатическая фиксация

Оснастка для выдавливания должна изготавливаться из высококачественной закаленной инструментальной стали, устойчивой к растрескиванию под сжимающей нагрузкой. Критически важным аспектом проектирования является смазка. Поскольку выдавливание — это процесс штамповки в закрытом штампе, чрезмерное нанесение смазки может привести к гидростатической блокировке . Так как жидкости несжимаемы, попадание масла внутрь может помешать полному закрытию штампа или даже вызвать разрушение оснастки под давлением. Необходима строго дозированная, минимальная смазка.

Важность жесткости пресса

Сам пресс должен обладать исключительной жесткостью. Любые деформации плиты пресса или ползуна приведут к неравномерному выдавливанию и, как следствие, к нестабильной толщине деталей. Для производителей, переходящих от прототипирования к массовому производству, проверка возможностей пресса является важнейшим этапом. Компании, такие как Shaoyi Metal Technology преодолевают этот разрыв, предлагая услуги прецизионной штамповки с возможностями прессов до 600 тонн, обеспечивая выполнение операций выдавливания с высоким усилием с точностью, соответствующей сертификату IATF 16949 , для критически важных компонентов, таких как рычаги управления и каркасы.

Распространенные автомобильные применения

Помимо простых «монет» или медальонов, процесс клёпки является неотъемлемой частью функционирования многих автомобильных систем. Типичные области применения включают:

• Крепежные кронштейны: Клёпка радиусов изгиба толстых монтажных кронштейнов обеспечивает точный угол 90 градусов, что позволяет легко совмещать отверстия при установке болтов.
• Электрические контакты: В системах батарей электромобилей и датчиках клёпка создаёт идеально плоские, упрочнённые поверхности контактов, что улучшает проводимость и стойкость к износу.
• Точные шайбы: Клёпка используется для создания фасок на краях шайб и прокладок, устраняя острые заусенцы и обеспечивая лёгкое наведение крепёжных элементов.
• Удаление заусенцев: После операции вырубки края можно проклепать, чтобы сплющить зону разрушения, сделав деталь безопасной для обращения без дополнительной сортировки.

Точность — это стандарт

Штамповка остаётся золотым стандартом для достижения геометрий с высокой точностью в автомобильной прессовке. Хотя она требует более высоких усилий и более дорогостоящей оснастки по сравнению с простым формованием, преимущество в виде устранения пружинения и получения готовых к сборке деталей не имеет себе равных. Для инженеров, проектирующих следующее поколение шасси и элементов безопасности, освоение процесса штамповки — это не просто возможность, а необходимость для соответствия современным стандартам качества.

Часто задаваемые вопросы

1. В чём основное различие между штамповкой и тиснением?

Основное различие заключается в поведении материала и его толщине. Штамповка сжимает металл с целью уменьшения его толщины и вызывания пластического течения для достижения высокой точности, тогда как тиснение растягивает металл для создания выпуклых или вогнутых узоров, не изменяя значительно объёмную плотность или внутреннюю структуру материала.

2. Какое усилие требуется для штамповки?

Тиснение требует чрезвычайно высоких усилий, как правило, в 5–8 раз превышающих усилие, необходимое для стандартного гибочного воздушного процесса. Точное усилие зависит от предела прочности материала и площади поверхности, подвергаемой тиснению, однако обычно давление значительно превышает предел текучести материала, чтобы обеспечить пластическую деформацию.

3. Устраняет ли тиснение пружинение?

Да, тиснение является одним из наиболее эффективных методов устранения пружинения. Сжимая материал за предел его текучести, тиснение снимает остаточные внутренние напряжения, которые вызывают возврат металла в исходную форму. Это позволяет изготавливать детали с очень жесткими угловыми допусками, зачастую в пределах ±0,25 градуса.