Plynové pružiny s dusíkom v piestovacích nástrojoch: Inžinierska príručka pre silu a presnosť

ZKRATKA

Dušičkové pružiny vo tvárniacich nástrojoch sú hydraulické komponenty vysokého tlaku, ktoré používajú inertný dusík na dodanie vysokého zatiaženia v kompaktnom valci, čím výrazne prevyšujú schopnosti tradičných mechanických cievkových pružín. Tým, že udržiavajú konštantný tlak počas celého zdvihu, významne zlepšujú kvalitu výrobkov a znižujú fyzické rozmery formy.

Pre výrobcov automobilov a priemyselných zariadení spočíva hlavná výhoda v ich hustote sily a dlhej životnosti. Na rozdiel od cievkových pružín, ktoré sa unavia a strácajú predpätie, dusíkové pružiny poskytujú okamžitú dotykovú silu a môžu byť nastavené tak, aby spĺňali presné požiadavky na zaťaženie, čo ich robí štandardom pre moderné vysokorýchlostné kovové tvárnenie.

Základy: Mechanizmus a funkcia vo tvárniacich nástrojoch

Na základe funguje dusíková pružina ako uzavretý systém obsahujúci stlačený dusík, piestovú tyč a špeciálny valec. Keď sa lis uzatvára, piest stlačí plyn, čím sa ukladá potenciálna energia, ktorá sa uvoľní pri otváraní lisu. Tento mechanizmus umožňuje dosiahnuť oveľa vyšší hustote sily ako mechanické alternatívy, čo znamená, že malá plynová pružina môže vyvinúť rovnakú silu ako oveľa väčšia cievková pružina.

Voľba dusíka nie je náhodná; je to inertný plyn , čo je kľúčové pre životnosť súčiastky. Ako uvádza Special Springs , inertný charakter dusíka zabraňuje oxidácii a korózii vo vnútri valca, čo zabezpečuje stabilitu vnútorných tesnení a mazív aj pri intenzívnom teple vznikajúcom pri rýchlych kĺcových cykloch. Keby bol použitý kyslík alebo stlačený vzduch, kombinácia oleja a tepla by mohla spôsobiť horenie alebo rýchle poškodenie tesnení.

V typickej zostave lisovania sú tieto pružiny umiestnené medzi lisovacie dosky - často v spojive alebo stripu - aby pevne držali plech na mieste pred tým, ako sa formovací úder dotkne materiálu. Táto funkcia "podložky" je životne dôležitá. Zabraňuje tomu, aby sa kov počas ťahu vrtil alebo trhol. Pretože dusíkaté pramene ponúkajú nastaviteľný tlak v tomto prípade môžu inžinieri vylepšiť držanie sily jednoduchou úpravou náplne plynu, čo je flexibilita, ktorú mechanické pružiny nemôžu ponúknuť.

Kritické porovnanie: dusíkaté plynové pramene versus mechanické kotúče

Prechod od mechanických cievkových pružín na dusíkaté plynové pružiny je často spôsobený potrebou vyššej presnosti a efektívnosti priestoru. Hoci sú cievkové pružiny lacné a jednoduché, trpia lineárnou krivkou sily, poskytujú veľmi malú silu pri počiatočnom kontakte (prednáklade) a maximálnu silu iba pri plnom stlačení. Naopak dusíkové pružiny prinášajú takmer maximálnu silu ihneď po kontakte.

Obmedzenie priestoru je často rozhodujúcim faktorom. V komplexných automobilových výliskoch je „výška uzavretia“ (priestor dostupný, keď je výlisk uzavretý) veľmi obmedzený. Jeden dusíkový valec môže často nahradiť zhluk 5–10 cievkových pružín, čo výrazne znižuje objem výlisku. To umožňuje umiestniť viac staníc v postupnom výlisku alebo jednoducho použiť menší, ľahší nástroj, ktorý je lacnejší na manipuláciu a skladovanie.

Ďalšou veľkou výhodou je spoľahlivosť. Cievkové pružiny sa môžu nepredvídateľne zlomiť, čím sa do nástroja uvoľnia kovové úlomky a spôsobia katastrálne poškodenie. Dusíkové pružiny sa pri správnej údržbe opotrebujú postupne. Moderné konštrukcie výrobcov ako Ready Technology využívajú systémy s „utiahnutým valcom“ a plávajúce vodidlá, ktoré odolávajú poškodeniu bočným zaťažením a zabezpečia milióny zdvihov, než je potrebná rekonštrukcia.

Sprievodca výberom: Výpočet požiadaviek na silu a zdvih

Výber správnej dusíkatovej plynovej pružiny si vyžaduje presnú technickú matematiku. Cieľom je vyvážiť požadovanú držajúcu silu s dostupným priestorom a kapacitou lisovania. Spoločným prístupom k určeniu množstva potrebných pružín je delenie celkovej požadovanej sily maximálnou silou dostupnou pre zvolený priemer pružiny.

Výpočet dĺžky cieľa

Podľa usmernení o uplatňovaní Harslepress , nikdy by ste nemali vybrať pružinu s dĺžkou ťahov presne rovnakou ako cesta tkaniva. Bezpečnostný rozchod je nevyhnutný na zabránenie tomu, aby sa píst vytiahol z dna, čo spôsobuje okamžité zlyhanie.

• Formulář: Minimálny úder = rýchlosť pohybu stroje + 10% bezpečnostný rozsah.
• Príklad: Ak je vzdialenosť štrku 50 mm, nepoužívajte 50 mm pružinu. Vyberte pružinu s aspoň 55 mm úderom (často zaokrúhlená na štandardný model 60 mm alebo 63 mm).

Rozloženie sily

Nie je postačujúce len splniť požiadavku na celkovú silu; sila musí byť rovnomerne rozložená po celej ploche prítlačnej dosky, aby sa zabránilo prevráteniu alebo zaseknutiu. Inžinieri sa zvyčajne riadia štandardmi ISO alebo VDI (napr. VDI 3003), aby zabezpečili kompatibilitu. Pri úprave existujúcich systémov možno musíte zvoliť sériu „kompakt“ alebo „superkompakt“, ak je obmedzená výška nástroja, hoci tieto modely často majú kratšie maximálne zdvihy v porovnaní so štandardnými ISO modelmi.

Inštalácia, údržba a bezpečnostné normy

Bezpečnosť má najvyššiu prioritu pri práci s valcami pod vysokým tlakom. Dusičková pružina je vlastne tlaková nádoba a neodborné zaobchádzanie s ňou môže byť nebezpečné. Najdôležitejším pravidlom pri inštalácii je zabezpečiť dostatočnú hĺbku gniezda na podporu telesa valca. Vo všeobecnosti by mala byť hĺbka gniezda aspoň 50 % dĺžky nádoby na zabezpečenie stability a kolmosti.

Najlepšie praktiky inštalácie

1. Kolmosť: Jaričko musí byť namontované pod uhlom 90 stupňov k dotykovému povrchu. Aj malý uhol môže spôsobiť bočné zaťaženie, čo vedie k predčasnému opotrebeniu tesnení.
2. Vôľa: Udržujte voľný priestor vrecka medzi 0,5 mm a 1,0 mm. Tesné uloženie môže spôsobiť zaseknutie valca, ak dôjde k tepelnému rozšíreniu počas prevádzky.
3. Odvodnenie: Ak používa forma ťažké mazivá, zabezpečte, že vrecká majú odvodňovacie kanály. Hydrosatický tlak z uzavretých kvapalín môže stlačiť valec.

Rozmontovanie predstavuje najvyššie riziko. Nikdy nebuďte pokúšať otvoriť plynové jaričko bez toho, aby ste najskôr úplne vyvetrali dusík. Väčšina výrobcov zahŕňa špecifický odplyňovací ventil alebo skrutku. Ako odporúča Harslepress, použite šesťhran na pomaly stlačiť jadro ventilu (smerujúc ho od seba), až do zastavenia všetkého syčania, predtým, ako odstránite akékoľvek upevňovacie krúžky.

Poprední výrobcovia a výmeniteľnosť

Trh je obsluhovaný niekoľkými uznávanými výrobcami vrátane DADCO , Hyson , Kaller a Special Springs . Mnohé z týchto značiek dodržiavajú normu ISO 11901, ktorá umožňuje určitú vymeniteľnosť. Napríklad pružinu sérií ISO DADCO Je často možné vymeniť za ekvivalentný model od Kaller alebo Hyson bez úpravy držiaka v dies, čo zjednodušuje údržbu pri globálnych lisyovacích programoch.

Avšak napriek rovnakým vonkajším rozmerom sa môžu líšiť vnútorné technológie, ako sú tesniace systémy a vedenie tyče. DADCO-ve UltraPak náplne a systémy Ready Technology Design-Tite sú vlastnícke riešenia určené na predĺženie životnosti v špinavých prostrediach lisovania. Nákupné tímy by mali vyvážiť počiatočnú cenu voči „cene za zdvih“ – lacnejší pružina, ktorá zlyhá každých 500 000 cyklov, je výrazne drahšia než prémiová, ktorá vydrží 2 milióny cyklov, ak zohľadníte výpadky prevádzky.

Keď sú nástroje a komponenty definitívne hotové, zameriame sa na výrobu. Pre výrobcov, ktorí prechádzajú od prototypovania ku hromadnej výrobe, je kľúčové spolupracovať s experienced výrobcom tvárnenia, aby efektívne využívali tieto technológie. Urýchlite svoju automobilovú výrobu komplexnými riešeniami tvárnenia od Shaoyi Metal Technology , ktoré využívajú pokročilé štandardy nástrojov na výrobu presných komponentov, ako sú riadiace ramená a podvozky. Ich odbornosť prekonáva priepasť medzi výberom komponentov a vysokozdružnou výrobou certifikovanou podľa IATF 16949.

Záver

Plynové pružiny s dusíkom revoludovali priemysel kovovej lisovacej výroby tým, že oddelili silu od objemu. Umožňujú inžinierom navrhnúť kompaktné, vysokovýkonné nástroje, ktoré vyrábajú kvalitnejšie diely s menším odpadom. Pochopením základov hustoty sily, dodržaním prísnych bezpečnostných protokolov pri inštalácii a výberom renomovaných značiek kompatibilných s ISO môžu výrobcovia výrazne znížiť výrobné simply a predĺžiť životnosť svojho náradia.

Počiatočná investícia do technológie s dusíkom sa vyplácuje prostredníctvom konzistentnej kvality dielov a zníženej údržby. Až či modernizáciou starého mechanického nástroja alebo návrhom nového progresívneho nástroja, plynová pružina s dusíkom je nevyhnutným aktívom v modernej výrobe.

Často kladené otázky

1. Môžem nahradiť cievkové pružiny priamo plynovými pružinami s dusíkom?

Áno, ale vyžaduje to výpočet. Nemôžete ich jednoducho vymeniť len na základe veľkosti. Musíte vypočítať celkovú silu poskytovanú cievkovými pružinami a vybrať dusíkové pružiny, ktoré tejto sile zodpovedajú. Často je potrebných menej dusíkových pružín na vykonanie práce mnohých cievkových pružín, čo môže vyžadovať úpravu tlakovej dosky nástroja na rovnomerné rozloženie sily.

2. Ako často je potrebné dopĺňať dusíkové plynné pružiny?

Pri dobre udržiavanom nástroji môžu dusíkové pružiny vydržať milióny cyklov bez nutnosti doplnenia tlaku. Avšak malá strata tlaku (približne 10 % za rok) je normálna. Odporúča sa kontrolovať tlak počas bežných intervalov údržby nástroja, zvyčajne každých 6 až 12 mesiacov, v závislosti od objemu používania.

3. Aký je rozdiel medzi samostatnými a prepojenými systémami?

Samostatná pružina funguje nezávisle so vlastným vnútorným náplňovým plynom. Prepojený systém spája viacero pružín hadicami s ovládacím panelom a vonkajšou nádržou. Prepojené systémy umožňujú sledovať a upravovať tlak vo všetkých pružinách súčasne zvonku lisu, čo je ideálne pre veľké automobilové matrice vyžadujúce časté úpravy tlaku.