Postopek coininga v avtomobilskem kovanju: Natančnost in nadzor povratnega upogibanja

POVZETEK

The proces kovanja pri avtomobilskem žigosanju je visoko natančna hladna oblikovalna tehnika, pri kateri se pločevina stisne med bat in orodje z razmakom, ki je znatno manjši od debeline materiala. Za razliko od standardnega upogibanja v zraku, kovanje prisili kovino k plastičnemu toku, s čimer učinkovito odpravi notranje napetosti in zmanjša povratno ukrivljanje na skoraj ničelne ravni. Ta proces zahteva ogromno silo – navadno 5 do 8-krat večjo kot pri standardnem oblikovanju – za izdelavo strukturno togih elementov z tesnimi tolerancami, kot so posneti robovi, okrepitve in kalibrirani koti.

Kaj je kovanje pri avtomobilskem žigosanju?

Na svojem jedru je žigosanje opredeljeno z značilnim mehanskim stanjem: razmak med bati in kalupom je manjši od debeline pločevine, ki se oblikuje. Medtem ko standardne operacije žigosanja pločevino prepognejo ali raztegnejo, žigosanje močno stisne material. Ta tlačna sila je dovolj velika, da preseže mejo plastičnosti materiala, kar povzroči plastični tok ki prisili kovino, da se popolnoma prilega votlini kalupa, podobno kot tekočina.

To mehaniko loči žigosanje od drugih metod oblikovanja. Pri »zračnem lomljenju« bat potisne kovino v V-kalup, ne da bi se dotaknil dna, pri čemer ostane končni kot odvisen od elastičnega povrnitvenega efekta. Pri žigosanju bat prodre skozi kovino čez nevtralno os in s tem zmanjša debelino materiala na mestu stika. Ta ukrep povzroči utrjevanje površine in izboljšanje strukture zrna, kar rezultira v delu, ki je ne le dimenzionalno natančen, temveč pogosto tudi strukturno bolj vreden v območju žigosanja.

Izraz »zaprti orodji« se pogosto uporablja za opis tega okolja. Ker je kovina ujeta in pod tlakom, ne more uiti, zato je prisiljena, da izpolni vsako podrobnost orodja. Zato je kovanje prednostna metoda za izdelavo zapletenih elementov na avtomobilskih komponentah, ki zahtevajo absolutno ponovljivost, kot so električni kontakti in natančni nosilci senzorjev.

»Ključna aplikacija«: Zmanjšanje povratnega ukrivljanja in natančnost

Najpomembnejša uporaba proces kovanja pri avtomobilskem žigosanju je nadzor povratnega ukrivljanja. Jekla visoke trdnosti, uporabljena v sodobnih šasijah vozil, so znana po tem, da se po odstranitvi oblikovalnega bremena vrnejo v prvotno obliko, kar povzroča pomembne težave pri sestavljanju.

Kovanje to reši z »umerjanjem« krivine. Ko bata stisne radij upognjenega dela (npr. flanca), odpravi vlečne in tlačne napetosti, ki se naravno kopičijo med fazo upogibanja. Z nevtralizacijo teh notranjih sil kovina izgubi »spomin« na ravno obliko in se zaklene v ukovan kot.

Podatki iz industrije poudarjajo učinkovitost tega pristopa. Pri zapletenih avtomobilskih flancih lahko povratni učinek povzroči odstopanja do 3 mm, kar ni sprejemljivo za robotsko varjenje sestavkov. Uporaba kovalne operacije na upogibnem radiju lahko te odstopanja zmanjša na ±0,5 mm tolerance . Ta natančnost naredi kovanje nepogrešljivo pri proizvodnji varnostno kritičnih delov, kjer je geometrijska natančnost nesporna.

Kovanje proti žigosanju proti dnu

Pogosto pride do zamenjave med kovanjem, reljefnim žigosanjem in dnuvanjem, vendar gre pri teh postopkih za različne procese z različnimi inženirskimi zahtevami. Spodnja tabela povzema ključne razlike za avtomobilske inženirje:

Medtem ko izklesanje ustvarja izbočene ali vrezane elemente predvsem za togost (kot na toplotnih ščitih) ali za identifikacijo, vendar ne spreminja notranje strukture materiala tako močno kot kovanje. Dno je nekakšna sredina, pri kateri se pločevina pritisne ob orodje, da se določi kot, vendar brez ekstremnega tlačnega pretoka, ki značilno opisuje pravo kovanje.

Parametri procesa in zahteve za orodje

Uvedba kovanja zahteva trdno opremo, sposobno zagotavljati ogromne sile. Formula za izračun zmogljivosti pri kovanju je agresivna: inženirji pogosto izračunajo potrebno silo kot 5 do 8-krat večjo od zmogljivosti, potrebne za zračno upogibanje . To povzroča ogromen napetostni napor na stiskalnici in orodju. Za kovanje relativno majhnih površin na debelih avtomobilskih konstrukcijskih jeklih bi lahko bila potrebna 600-tonска stiskalnica.

Oblikovanje orodja in hidrostatična zaklenitev

Oprema za kovanje mora biti izdelana iz visokokakovostnega kaljenega orodnega jekla, da prenese razpoke pod tlačnim obremenitvam. Pomemben vidik konstrukcije je mazanje. Ker gre pri kovanju za postopek s sklenjeno kalupno hidrostatični zaklep . Ker tekočine niso stisljive, ujeti olje lahko prepreči popolno zapiranje kalupa ali celo povzroči razbitje orodja pod tlakom. Nadzorovano, minimalno mazanje je nujno.

Pomen togosti prese

Presama sama mora biti izredno toga. Kakršna koli upogibna deformacija postelje ali batu presne bo povzročila neenakomerno kovanje in s tem neenakomerno debelino delov. Za proizvajalce, ki prehajajo s prototipizacije na serijsko proizvodnjo, je preverjanje zmogljivosti presne ključni korak. Podjetja kot so Shaoyi Metal Technology prenesejo ta prelom tako, da ponujajo natančne storitve žigosanja z zmogljivostmi pres do 600 ton, kar zagotavlja, da se celo operacije kovanja z visokim tonажem izvajajo z Natančnostjo v skladu s certifikatom IATF 16949 za kritične komponente, kot so ročice vodil in podokvirji.

Pogosta avtomobilska uporaba

Proces kovanja je pomemben za delovanje številnih vozilskih sistemov, ne samo za izdelavo »kovancev« ali medaljonov. Pogoste uporabe vključujejo:

• Konstrukcijski nosilci: Kovanje krivinskih polmerov debelih montažnih nosilcev zagotovi, da koti ostanejo popolnoma 90 stopinj, kar omogoča brezhibno poravnavo vijakov med sestavljanjem.
• Električni kontakti: V sistemu baterij EV in senzorjih kovanje ustvari popolnoma ravne, zakoreninjene površine kontaktov, ki izboljšajo prevodnost in odpornost proti obrabi.
• Natančni podložniki: Kovanje se uporablja za izdelavo posrednjih robov na podložnikih in razmikih, pri čemer se odstranijo ostrine in ustvarijo uvodne ploskve za hitre spojke.
• Sploščevanje ostrin: Po operaciji izrezovanja se robovi lahko skovajo, da se splošči lomljeni del, kar naredi del varnega za rokovanje brez dodatnega procesa brušenja.

Natančnost je standard

Kovanje ostaja zlati standard pri doseganju geometrij z visoko natančnostjo v avtomobilskem žongliranju. Čeprav zahteva večjo tonажo in dražjo orodno opremo kot preprosto oblikovanje, je rezultat v obliki odprave povratnega ukrivljanja in natančnosti, primernega za sestavljanje, neprimerljiv. Za inženirje, ki načrtujejo naslednjo generacijo podvozij in varnostnih komponent, obvladovanje postopka kovanja ni le možnost – temveč nujnost za izpolnjevanje sodobnih standardov kakovosti.

Pogosta vprašanja

1. Katera je glavna razlika med kovanjem in reljefnim graviranjem?

Glavna razlika leži v pretoku materiala in debelini. Kovanje stisne kovino da zmanjša njeno debelino in povzroči plastični tok za visoko natančnost, medtem ko reljefno graviranje raztegne kovino, da ustvari izbočene ali vdolbline oblike, ne da bi bistveno spremenilo gostoto mase ali notranjo strukturo materiala.

2. Kolikšna tonажa je potrebna za kovanje?

Kovanje zahteva zelo velike sile, ponavadi 5 do 8-kratno zmogljivost v primerjavi s standardnim zračnim upogibanjem. Točna sila je odvisna od natezne trdnosti materiala in površine, ki se kuje, vendar je pogosto tlak znatno višji od meje plastičnosti materiala, da se zagotovi trajna deformacija.

3. Ali kovanje odpravi povratno upogibno elastiko?

Da, kovanje je ena najučinkovitejših metod za odpravo povratne upogibne elastičnosti. S stiskanjem materiala čez njegovo mejo plastičnosti kovanje odpravi ostankovne notranje napetosti, ki povzročajo, da se kovina vrne v prvotno obliko. To omogoča izdelavo delov z zelo tesnimi kotnimi tolerancami, pogosto znotraj ±0,25 stopinje.