ZKRATKA

Presne výpočet lisovacej sily pre autodiely vyžaduje odlišné prístupy pre kovové kĺpanie a vstrekovanie, s dôležitým upozornením na moderné materiály. Pri kovovom kĺpaní je základný vzorec Tonáž = Obvod × Tloušťka × Pevnosť v strihu . Avšak bežné výpočty nebezpečne zlyhávajú pri pokročilých oceliach s vysokou pevnosťou (AHSS), kde vyššia medza klzu a tvrdnutie pri deformácii môžu násobiť potrebnú silu faktorom 3–5x oproti mäkkej oceli.

Pri aplikáciách vstrekovania je hlavným vzorcom Upínacia sila = Projekčná plocha × Faktor upínacej sily (zvyčajne 2–5 ton/in² v závislosti od hrúbky steny). Inžinierske tímy musia overiť nielen špičkovú súčasť, ale aj energetická kapacita (energiu lietajúceho kolesa) lisu, aby sa predišlo zastaveniu počas hlbokého ťahania. Výpočty vždy overte pomocou metódy konečných prvkov (FEA) pred finalizáciou návrhu nástrojov.

Paradigmatický posun pri AHSS: Prečo staré vzorce zlyhávajú

V automobilovom sektore prechod z miernej ocele na pokročilú vysokotvrdú oceľ (AHSS) urobil výpočty "pravidla palca" z 80. rokov zastaranými. Kým tradičné pravidlá (ako dĺžka × hrúbka × konštanta) fungovali pre všeobecné držiaky, predstavujú vážne bezpečnostné riziká pre moderné konštrukčné komponenty automobilov, ako sú B-piláre alebo výstužky podvozku.

Hodnoty AHSS, ako sú ocele dvojfázové (DP) a ocele tretej generácie, teraz pravidelne prekračujú pevnosť v ťahu 1180 MPa. To predstavuje "multiplikátorový efekt", keď sila potrebná na strihanie alebo formovanie materiálu nie je lineárne škálovateľná. AHSS Guidelines upozorňujú, že konvenčné prognózy často podceňujú požadovanú tonáž, čo vedie k zastaveniu tlačiarne alebo katastrofálnemu poškodeniu rámov.

Okrem toho inžinieri musia zodpovedať za Zpevnenie tvárnením - Čo? Na rozdiel od mäkkej ocele, ktorá si zachováva relatívne konzistentné správanie, AHSS sa výrazne posilňuje pri deformácii. Materiál začínajúci pri výťažnej pevnosti 980 MPa sa môže počas procesu tvarovania zvýšiť o viac ako 100 MPa. Preto tlačiareň vybraná výlučne na základe počiatočných vlastností materiálu často nebude mať potrebnú energetickú krivku na dokončenie ťahov, aj keď sa jej menovitá maximálna tonáž zdá byť dostatočná.

Časť 1: Výpočty tonáže pri lisovaní kovov

Pri konštrukčných automobilových dieloch sa presný výpočet tonáže začína fyzikou strhu a poruchy v ťahu. Výpočet sa líši v závislosti od toho, či sa operácia vykonáva pri rezaní (zadarmo/prepichnutie) alebo tvarovaní (vytváranie/ohýbanie).

Základný vzorec: vyčistenie a piercing

Základný vzorec na výpočet sily potrebnej na rezanie plechu je:

T = L × t × Ss

• T = Tonáž (potrebná sila)
• L = Celková dĺžka reznej časti (obvod)
• t = Hrúbka materiálu
• SS = pevnosť materiálu pri strihani

Základné materiálne úpravy: Pre štandardnú miernu oceľ sa pevnosť na strihanie často odhaduje na 80% pevnosti na ťahanie. Avšak pri vysoko pevných automobilových zliatinách sa musíte obrátiť na certifikáciu výrobcu. Použitie všeobecnej konštanty je najčastejšou príčinou podrozmerov lisov.

Korekcia pre odloženie a bezpečnosť

Rezacia sila je len časť rovnice. Musíte pridať Odstraňovacia sila silou potrebnou na stiahnutie úderu z materiálu, ktorý sa pevne drží kvôli spätnému prúdu. V prípade AHSS môže sila odstraňovania dosiahnuť 20% sily rezania. Preto by sa celková požadovaná tonáž ($T_{total}$) mala vo všeobecnosti vypočítať takto:

$T_{total} = T_{cutting} imes 1,20$ (faktor bezpečnosti a stripping)

Praktické uplatnenie v produkcii

Pri prechode od teoretického výpočtu k fyzickej výrobe sa schopnosť zariadenia stáva obmedzujúcim faktorom. Pre výrobcov, ktorí chcú prekonať priepasť medzi rýchlym prototypovaním a sériovou výrobou, je rozhodujúce vybrať partnera s rôznymi kapacitami lisovacích strojov. Spoločnosti ako Shaoyi Metal Technology využívať lisy do 600 ton na uspokojenie požiadaviek na vysokú silu riadiacich ramen a podložiek automobilov, pričom sa zabezpečí, že teoretické výpočty sú v súlade s certifikovanou výkonom podľa IATF 16949;

Časť 2: Tonnáž vstrekovacích spínačov

Zatiaľ čo v diskusii o podvozku dominuje metalické lisovanie, významná časť "autodele" zahŕňa vnútorné a estetické komponenty vyrobené pomocou vstrekovania. V tomto prípade je kritickým ukazovateľom tonáž spínača - sila potrebná na udržanie formy zatvorenej proti vstrekovaciemu tlaku.

Formuly pre plánovanú plochu

Priemyselný štandardný vzorec na odhad sily spínača je:

F = A × CF

• F = sila spínača (v tonách)
• A = Celková plánovaná plocha (vrátane bežcov)
• CF = Častic spínača (tony na štvorcový palc/cm)

Špecifické vlastnosti automobilov: tenké steny a vysoký prietok

Štandardné spotrebné plasty môžu používať faktor spínania 23 ton na štvorcový palc. Avšak automobilové diely, ako sú nárazníky alebo prístrojové panely s tenkými stenami, zvyčajne vyžadujú vyšší vstrekovací tlak na vyplnenie dutiny pred zmrznutím materiálu. RJG Inc. konštatuje, že pre tieto náročné aplikácie by sa čoraz častejšie mal zvýšiť faktor spínača na 35 ton na štvorcový palc - Čo? Okrem toho by sa mal pridať bezpečnostný rozpätie 10% na zabránenie blikať, aby sa zabezpečilo, že lis bude pracovať v stabilnom okne a nie v absolútnom limite.

Pokročilé rozmery: Energia versus vrcholná tonáž

Častá chyba pri výbere tlačiarne pre automobily je mätúca Názov tonáže s Energetická kapacita - Čo? 500-tónový lis môže vyvolať len 500 ton sily v blízkosti samého spodného bodu (dolné mŕtve centrum). Ak je potrebné hlboké čerpanie automobilovej časti (napr. 4 palce hlbokého panvicu na olej), tvorba sa začína niekoľko palcov nad dnom.

Na tejto výške je mechanická výhoda lisovacej stroje nižšia a dostupná tonáž je výrazne "znížená". A čo je ešte dôležitejšie, hlboké kreslenie spotrebuje obrovské množstvo energie z liahového kolesa. Ak energia potrebná na pohyb kovu prekročí uloženú kinetickú energiu v motore, tlačiareň sa zastaví bez ohľadu na jej nominálnu tonáž. Výrobca zdôrazňuje, že ignorovanie "tonážnej krivky" je hlavnou príčinou vyhorenia motora a zlyhania spojky pri lisovaní automobilov.

Nebezpečenstvo reverznej tonáže

Výkony s vysokou pevnosťou uvoľňujú obrovskú energiu okamžite, keď sa materiál zlomí. Tým sa vytvára "reverse tonnage" (alebo snap-through), pričom sa šokujúce vlny posielajú späť cez štruktúru lisovacej stroje. Zatiaľ čo štandardné lisy tolerujú reverzné zaťaženie približne 10% kapacity, rezanie AHSS môže generovať reverzné zaťaženie presahujúce 20%. Táto opakovaná únava z úderov praskne rámy tlačiarne a zničí citlivú elektroniku. Na zmiernenie tohto rizika sú často potrebné hydraulické tlmiče alebo špecializované servo-stlačovne.

Úloha simulácie (AutoForm/FEA)

Vzhľadom na premenné hodnoty tvrdenia, koeficienty trenia a zložité geometrie sa ručné výpočty musia považovať za odhady, nie za konečné špecifikácie. Vedúci dodávatelia automobilového priemyslu teraz vyžadujú používanie softvéru na analýzu konečných prvkov (FEA), ako je napríklad AutoForm, na konečný výber tlačiarne.

Simulácia poskytuje poznatky, ktoré formulá postrádajú, ako napríklad:

• Akčné spojivové sily: Premenlivá sila potrebná na držanie listu na mieste počas kreslenia.
• Mapy miestneho zatvrdnutia: Presne zobrazovanie, kde materiál zvyšuje pevnosť výťažku počas formovania.
• Evolúcia trenia: Ako porucha maziva ovplyvňuje požiadavky na objem v polovičnom ťahu.

Podľa Simulácia pečiatkovania , digitálne overovanie procesu zabraňuje nadmerným nákladom "zrážok" počas fyzického skúšania. Na účely kotovania sa vždy používa horná hranica výsledkov simulácie na zohľadnenie zmien v šarži materiálu.

Inžinierska integrita pri výpočte tonáže

Rozsah chyby pri výpočte tonáže lisov pre automobilové diely zmizol. Zavedenie vysoko pevných zliatin znamená, že podrozmer tlačiarne už nie je menším problémom účinnosti, ale je katastrofálnym rizikom pre stroje a bezpečnosť. Inžinieri musia prekročiť statické vzorce a získať dynamické pochopenie správania materiálov, energetických krivok a simulácií.

Prísnym rozlišovaním medzi maximálnym zaťažením a energetickou kapacitou a overovaním výsledkov pomocou FEA môžu výrobcovia chrániť svoje aktíva a zabezpečiť dodanie komponentov bez chýb. V tomto prostredí s vysokými stávkami nie je presnosť len cieľom, ale jediným štandardom prevádzky.

Často kladené otázky

1. Aký je rozdiel medzi hydraulickou a mechanickou tlakovou tlakovou tonážou?

Hydraulické lisy môžu dodávať plnú menovitú tonážu v ktoromkoľvek bode cieľa, čo ich robí ideálnymi pre hlboké čerpanie, kde je potrebná sila v skorom štádiu. Mechanické lisy môžu dodávať plnú tonážu len v blízkosti spodnej časti ťahov (dolná mŕtva stredová časť) a sú obmedzené energiou motora na vyšších pozíciách.

2. Vráť sa. Ako tloušťka materiálu ovplyvňuje výpočet tonáže?

Tonnáž je priamou úmernosťou hrúbky materiálu pri prácoch s vyčistením. Dvojitá hrúbka zdvojnásobuje potrebnú silu. Pri ohýbaní a tvarovaní však hrúbka exponenciálne zvyšuje silu, čo často vyžaduje úpravu šírky otvoru matrice na zvládnutie zaťaženia.

3. Vráť sa. Prečo je pre tonáž tlačiarne potrebný bezpečnostný rozpätie?

Doporučuje sa bezpečnostný rozpätie 20% na zohľadnenie materiálov (ako napríklad hrubšie šarže z mlýna), opotrebovanie nástrojov (dlhé údery vyžadujú väčšiu silu) a na zabránenie práci listu na maximálnej kapacitě, čo urýchľuje opotrebovanie rámového a hnacieho systému.