Kaj globoko vlečna oblikovna konstrukcija dejansko pomeni za točnostno izdelavo

Ko ste odgovorni za proizvodnjo brezšivnih cilindričnih posod, kisikovih tankov ali avtomobilskih komponent z izjemnim razmerjem globine in premera, postane konstrukcija globoko vlečne matrice najpomembnejši dejavnik uspeha. Za razliko od običajnega kaljenja, kjer se kovina reže ali upogiba, proces globokovlečenja pretvori ravno pločevino v votle tri-razsežne oblike s kontroliranim plastičnim tokom. Geometrija matrice, ki jo določite, odloča o tem, ali se material enakomerno stisne v obliko ali pa se prereže zaradi prevelikega napetosti.

Opredelitev konstrukcije globoko vlečne matrice v sodobni izdelavi

Kaj je globokovlečenje natančno? To je oblikovanje kovine, pri katerem potisne bat ravno ploščo skozi votlino matrice, kar ustvari globino, ki presega premer dela. Glede na Izdelovalec , ena največjih napačnih predstav je, da se kovina raztegne v želeno obliko. V resničnosti poglobljeno vlečenje vključuje minimalno raztezanje. Kovina se dejansko zgošči zaradi plastičnega tokovanja, saj tlačne sile material potiskajo proti vpenjalniku.

To razliko je pomembno upoštevati pri pristopu k načrtovanju orodij. Razvijate orodja, ki nadzorujejo stiskanje in tok, ne raztezanje. Vsak radij, odmik in specifikacija površinskega stanja vplivata na učinkovitost prehoda kovine iz ravne izrezane ploščice v ciljno geometrijo.

Zakaj načrtovanje orodij določa kakovost izdelka

Geometrija vašega orodja neposredno nadzoruje tri ključne rezultate:

• Vzorci tokovanja materiala - Radiji vpenjalnika in orodja določajo, kje se kovina stisne oziroma raztegne
• Natančnost geometrije izdelka - Odmiki in izvlečni nagibi določajo dimenzijsko doslednost
• Proizvodna učinkovitost - Ustrezen dizajn zmanjša število faz vlečenja in odpravi dragocene popravke

Razmerje med položajem žiga in robom ploščka je zlasti pomembno. Kovina v tlačnem območju upira toku. Če je vaš žig za izvlečenje postavljen preveč stran od roba ploščka, postane tlačno območje preveliko, upor proti toku preseže natezno trdnost in pride do raztrganja blizu nosa žiga.

Razmerje izvlečenja – razmerje med premerom ploščka in premerom žiga – je osnovno načelo, ki določa uspeh globokega izvlečenja. Če presežete mejno razmerje izvlečenja vašega materiala, ne bo pomagala nobena količina maziva ali prilagoditev sile na stiskalnici, da bi preprečili napako.

Ta tehnični referenčni dokument vsebuje specifične parametre, formule in pristope k odpravljanju težav, ki jih potrebujete za uspešno oblikovanje orodij. Ne glede na to, ali raziskujete ideje globokega vlečenja za razvoj novih izdelkov ali optimizirate obstoječe orodje, boste našli izvedljiva navodila, podprta z dokazanimi inženirskimi načeli. V nadaljevanju so obravnavane meje vlečnega razmerja glede na material, izračuni velikosti osnovne plošče, specifikacije polmerov, načrtovanje večstopenjskega procesa in strategije reševanja napak, ki vaše konstrukcije pretvorijo iz teoretičnih konceptov v orodja, pripravljena za proizvodnjo.

Meje vlečnega razmerja in odstotki redukcije glede na material

Ugotovili ste, da uspeh operacij globokenga vlečenja določa vlečno razmerje. Toda kakšne konkretne meje veljajo za jeklo pri globokem vlečenju v primerjavi z aluminijem ali nerjavnim jeklom? Brez natančnih številskih parametrov lahko le ugibate. Ta poglavje ponuja točne vrednosti, ki jih potrebujete za izračun zahtevanih stopenj in preprečevanje poškodb materiala.

Maksimalni razmerji vlečenja glede na vrsto materiala

Formula za omejitveno razmerje vlečenja (LDR) je preprosta:

LDR = D / d, kjer je D enak premeru izrezka in d enak premeru bati (notranji premer skodelice)

To razmerje kaže, kako velik izrezek lahko uspešno oblikujemo s podano velikostjo bati. Glede na Toledo Metal Spinning , ta formula služi kot izhodišče za določitev potrebnega števila vlečenj. Ključna ugotovitev pa je, da se vrednosti LDR razlikujejo bistveno glede na material.

Ko proces žigosanja pločevine preseže te meje, obodni tlačni napetost preseže sposobnost materiala, da jo zadrži. Kot Macrodyne Press pojasnjuje, če zmanjšanje pri globokem vlečenju preseže mejo materiala, bo izrezek raztegnil ali počil ob nosu bati. Upor proti toku preprosto preveči natezno trdnost.

Tukaj je, kaj morate vedeti o parametrih, specifičnih za posamezni material:

Vrsta materiala	Omejitev prvega razmerja vlečenja	Zmanjšanje pri nadaljnjem vlečenju %	Priporočena meja žganja
Nizkoglinski jekleni list (globoko vlečenje)	2.0 - 2.2	25% - 30%	Po 40% kumulativnem zmanjšanju
Nerjavno jeklo (304/316)	1.8 - 2.0	20% - 25%	Po kumulativnem zmanjšanju za 30 %
Aluminijeve zlitine (1100, 3003)	1.9 - 2.1	20% - 25%	Po kumulativnem zmanjšanju za 35 %
Bakerne zlitine (C11000, C26000)	2.0 - 2.3	25% - 30%	Po kumulativnem zmanjšanju za 45 %

Upoštevajte, da globoko vlečenje nerjavnega jekla predstavlja najzahtevnejše parametre. Njegove lastnosti utrjevanja pri obdelavi pomenijo nižje razmere pri prvem vlečenju in prejšnje zahteve po žarjenju v primerjavi s konstrukcijskim jeklom ali bakrom.

Izračunavanje odstotkov zmanjšanja za večstopenjske operacije

Ko skupna zahteva po zmanjšanju presega zmogljivost enojnega vlečenja, boste potrebovali več stopenj. Postopek izračuna sledi sistematičnemu pristopu, ki ga The Fabricator opisuje kot bistvenega za preprečevanje razpok, gub in površinskih napak.

Tukaj je, kako določite odstotek zmanjšanja:

Zmanjšanje % = (1 - Dc/Db) × 100

Pri čemer je Dc enak premeru sklede in Db enak premeru izhodiščnega lista.

Predstavljajte si, da proizvajate skledo s premerom 4 palcev iz lista s premerom 10,58 palca. Izračun kaže približno 62 % celotnega zmanjšanja. Ker je meja za prvo vlečenje navadno omejena na največ 50 % za večino materialov, boste potrebovali več stopenj.

Upoštevajte ta praktični primer iz Macrodyne Press :

1. Prvo vlečenje - Uporabite 50 % zmanjšanje (LDR 2,0), s čimer zmanjšate list s 10,58 palca na premer 5,29 palca
2. Drugo vlečenje - Uporabite do 30 % zmanjšanja (LDR 1,5) in dosežete premer 3,70 palca
3. Tretje vlečenje - Po potrebi uporabite zmanjšanje za 20 % (LDR 1,25) za končne dimenzije

Ker ciljani premer 4 palcev leži med zmogljivostjo drugega vlečenja in velikostjo izhodiščnega lista, dve stopnji uspešno dokončata del.

Kako debelina materiala vpliva na te razmere

Debelejši materiali splošno omogočajo nekoliko višje raztezne razmerje, ker bolje upirajo uklanjanju. Vendar zahtevajo tudi večjo silo prijemala plošče in trdnjšo orodno opremo. Tanke pločevine za globoko vlečenje lahko dosegajo vrednosti LDR le na nižjem koncu objavljenega območja.

Ključno načelo, ki ga je treba zapomniti: vsa površina, potrebna za končni del, mora obstajati že v prvem vlečenju. Kot poudarja The Fabricator, po prvem postaju vlečenja se površina ne spreminja. Porazdeljujete obstoječi material, ne ustvarjate novega materiala s poznejšimi operacijami.

Ko so enkrat določene meje razteznih razmerij, boste naprej potrebovali natančne izračune velikosti izhodiščnega lista, da zagotovite zadostno količino materiala za želeno geometrijo.

Metode in formule za izračun velikosti osnovnega lista

Poznate svoje omejitve razmerja vleka. Razumete odstotke zmanjšanja. Toda kako določite natančno premer osnovnega lista, potrebnega za izdelavo ciljnega kozarca ali lupine? Če je osnovni list premajhen, vam bo zmanjkalo materiala. Če je prevelik, trošite material in ustvarjate odvečni rob, ki zaplete rezanje. Proces globokega vlečenja zahteva natančnost že od prvega koraka.

Osnovno načelo, ki ureja izračun velikosti osnovnega lista, je ohranitev prostornine. SMLease Design pojasni, površina osnovnega lista mora biti enaka površini končnega dela. Kovina med oblikovanjem ne izgine ne nastane. Preprosto se preuredi iz ravne plošče v vašo tridimenzionalno geometrijo.

Metoda površine za razvoj osnovnega lista

Za cilindrične kozarce, najpogostejše pločevinske dele iz globokega vlečenja, je matematični pristop eleganten. V bistvu enačite dve površini: ravno krožno osnovno ploščo in oblikovan kozarec z dnom ter stransko steno.

Upoštevajmo preprost cilindrični kozarec s polmerom Rf in višino Hf. Polmer osnovne plošče Rb lahko izračunamo s to osnovno enačbo:

Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)]

To formulo neposredno izpeljemo tako, da enačimo površino osnovne plošče (πRb²) s površino kozarca (πRf² + 2πRfHf). Če rešimo enačbo za Rb, dobimo zgoraj prikazano relacijo.

Pojdimo skozi praktičen primer. Predstavljajte si, da morate izdelati kozarec s premerom 50 mm in globino 60 mm. Po postopku izračuna žigosanja:

• Polmer kozarca (Rf) = 25 mm
• Višina kozarca (Hf) = 60 mm
• Polmer osnovne plošče = √[25 × (25 + 120)] = √[25 × 145] = √3625 = 60,2 mm
• Premer osnove = 60,2 × 2 = 120,4 mm

Ta izračun vam daje teoretično najmanjšo velikost osnove. V praksi boste potrebovali dodatni material za obrezovanje in kompenzacijo redčenja materiala.

Upoštevanje dodatka za obrezovanje in redčenje materiala

Zahteve za postopek globinskega vlečenja v resničnem svetu segajo dlje od teoretičnega minimuma. Potrebujete inženirsko odpadno količino materiala za čisto obrezovanje ter kompenzacijo sprememb debeline stene med oblikovanjem.

Sledite tem zaporednim korakom za dimenzije osnove, pripravljene za proizvodnjo:

1. Izračunajte površino končanega dela - Uporabite geometrijske formule za vašo specifično obliko. Za valj: πd²/4 + πdh. Za kompleksne geometrije CAD programska oprema zagotavlja natančna merjenja površine.
2. Dodajte dodatek za obrezovanje - Priporočilo iz prakse priporoča, da dodate dvakratno debelino kovine višini posode pred izračunom. Pri materialu debeline 0,010 palca, iz katerega se oblikuje 4-palčna visoka posoda, postane vaša izračunana višina 4,020 palca.
3. Upoštevajte zmanjšanje debeline materiala - Zmanjšanje debeline stene za 10–15 % se običajno pojavi na stranski steni posode. Nekateri uporabniki dodajo 3–5 % izračunanemu površinskemu območju plošče kot dejavnik kompenzacije za zmanjšanje debeline.
4. Določite končni premer plošče - Uporabite formulo za površino s prilagojenimi dimenzijami, nato rezultat zaokrožite navzgor na praktično velikost za rezanje.

Po Izdelovalec , dodajanje dvakratne debeline kovine kot dodatnega materiala za obrezovanje predstavlja dobro prakso za zagotavljanje čistih končnih dimenzij po oblikovanju.

Ko poenostavljene formule niso dovolj natančne

Zgornje enačbe delujejo odlično za preproste cilindrične posode. Kaj pa stopničasti premeri, deli z flenco ali nepravilni preseki? Za zapletene geometrije so potrebni drugačni pristopi.

Prestopiti boste morali na izračune površin v CAD-u, kadar:

• Vaš del vključuje več sprememb premera ali stožčastih odsekov
• Polmere vogalov pomembno vplivajo na površino (preprosta formula upošteva polmer konca bata)
• Neosnosimetrične oblike zahtevajo razvite izrezane vzorce namesto krožnih izrezov
• Tesne tolerance zahtevajo natančnost, ki presega prilagoditve po pravilu palca

Pri pravokotnih ali nepravilnih globoko vlečenih delih sama oblika izreza morda ni krožna. Za te razvite izreze je potrebna CAD analiza ali simulacija s končnimi elementi, da se določi optimalna začetna geometrija. Anizotropija materiala iz smeri valjanja prav tako vpliva na optimizacijo oblike izreza za neokrogle dele.

Ko imate izračunano velikost izreza in izbran material, naslednji ključni konstrukcijski parameter vključuje specifikacije polmera bata in matrice, ki nadzorujejo gladkost pretoka kovine med oblikovanjem.

Specifikacije polmera bata in matrice za optimalni tok materiala

Izračunali ste velikost svojega osnovnega lista in poznate razmerja vlečenja. Zdaj pride parameter, ki lahko uspešno ali neuspešno določi vašo operacijo globokovlečne obdelave kovin: polmeri orodij. Polmer konice bata in polmer vhoda v matrico določata, kako intenzivno se kovina upogiba med prehodom iz flanža v steno. Če te specifikacije nastavite napačno, se boste soočili s pretrgavanjem zaradi prevelike koncentracije napetosti ali zmečkanjem zaradi nezadostnega nadzora nad materialom.

Tu je osnovno načelo: kovina, ki teče prek ostrih vogalov, doživlja lokalizirano obremenitev, ki presega mejne vrednosti raztegljivosti. Nasprotno pa polmeri, ki so preveliki, ne vodijo materiala ustrezno in omogočajo tlačno izbočevanje. Vaša naloga je najti optimalno točko za vsako kombinacijo materiala in debeline.

Smernice za polmer konice bata za različne materiale

Polmer vogala bata določa porazdelitev napetosti na najbolj ranljivem mestu v vašem vlečenem delu. Glede na Wikipedijino DFM analizo za globoko vlečenje , vogal orodja mora biti 4–10-kratnik debeline pločevine. Največje zmanjšanje debeline se pojavi v bližini vogala orodja, ker se tok kovine v tem območju močno zmanjša. Preostr vogal povzroči razpoke v bližini osnove orodja.

Zakaj je to mesto tako pomembno? Med vlečenjem se material razteza preko nosa orodja, hkrati pa se stiska okrog njega. To dvosmerno napetostno stanje se koncentrira na prehodu zakrivljenosti. Nezadostna zakrivljenost ustvari koncentracijo napetosti, ki povzroči raztrganje še preden se vlečenje zaključi.

Razmisli o tem, kaj se zgodi pri različnih vrednostih polmera:

• Premajhen (pod 4t) - Huda lokalizacija obremenitve povzroča raztrganje na nosu orodja, zlasti pri materialih, ki trdnejo ob obdelavi, kot je nerjavno jeklo
• Optimalni razpon (4–10t) - Napetost se porazdeli na širšem območju, kar omogoča nadzorovano zmanjšanje debeline brez poškodb
• Prevelik (nad 10t) - Nezadostna omejitev omogoča upogibanje ali gube dna, definicija stranskih sten pa postane slaba

Pri aplikacijah izdelave globokovlečenih kovinskih delov iz materialov z visoko trdnostjo naj bo polmer na večji strani tega območja. Mlažnejši materiali, kot sta aluminij in baker, lahko prenesejo manjše polmere, ki so bližje 4t.

Specifikacije vstopnega polmera orodja in njihov vpliv

Polmer vogala orodja nadzoruje prehod kovine iz vodoravnega oboda v navpični votlini orodja. Tu se tlačne napetosti v obodu pretvarjajo v natezne napetosti stene. Kot opaža Vir Wikipedije o globokem vlečenju polmer vogala orodja naj bi splošno bil 5–10-kratnik debeline pločevine. Če je ta polmer premajhen, se v območju oboda pogosteje pojavljajo gube, razpoke pa nastanejo zaradi ostrega spreminjanja smeri toku kovine.

Polmer orodja predstavlja drugačno izziv kot polmer bata. Tukaj se kovina upogiba okoli zunanjega vogala pod tlačnim vplivom držala pločevine. Nezadosten polmer povzroči:

• Preveliko trenje in tvorbo toplote
• Poškodbe površine in zalepljanje
• Lokalno pretrganje na prehodu polmera
• Povečane zahteve po vlečni sili

Prevelik radij orodja pa zmanjša učinkovito površino stika držala plošče in omogoči predhodno sprostitev materiala iz obrobne cone, kar spodbuja nastanek gub.

Določila za radije glede na debelino materiala

Sledeča tabela podaja posebne priporočitve za operacije globokega vlačenja pri pogostih razponih debeline materiala:

Obseg debeline materiala	Priporočeni radij bata	Priporočeni radij orodja	Opombe za prilagoditev
0,010" - 0,030" (0,25-0,76 mm)	6–10 × debelina	8–10 × debelina	Tanke pločevine potrebujejo večje večkratnike polmerov, da se prepreči raztrganje
0,030" - 0,060" (0,76-1,52 mm)	5–8 × debelina	6–10 × debelina	Standardno območje za večino aplikacij
0,060" - 0,125" (1,52-3,18 mm)	4–6 × debelina	5–8 × debelina	Debelejši materiali dopuščajo manjše večkratnike
0,125" - 0,250" (3,18-6,35 mm)	4–5 × debelina	5–6 × debelina	Debelostenski; pri globokih delih upoštevajte večkratno vlečenje

Vrsta materiala vpliva tudi na te specifikacije. Nerjaveča jekla ponavadi zahtevajo polmere na zgornjem robu vsakega območja zaradi njihovega obnašanja pri utrjevanju s plastnim oblikovanjem. Mehki aluminij in baker lahko uporabljata vrednosti proti spodnjemu robu.

Razmerje med režo orodja in debelino materiala

Poleg polmerov ima velik vpliv na tok materiala tudi clearance med bati in matriko. Kot navajajo smernice DFM na Wikipediji, mora biti reža večja od debeline kovine, da se prepreči koncentracija kovine na vrhu votline matrice. Vendar pa ne sme biti reža tako velika, da bi bil tok kovine neomejen, kar vodi do krčenja stene.

Praktični smernici za režo pri vlečenju:

Reža = Debelina materiala + (10 % do 20 % debeline materiala)

Pri materialu debeline 0,040" bi bila vaša reža med 0,044" in 0,048". To zagotavlja dovolj prostora za naravno debelostensko stranico, hkrati pa ohranja dovolj omejitev, da se prepreči izbočenje.

Nekatere operacije namerno zmanjšajo presledek, da se »izravnajo« bočne stene, kar povzroči enotnejšo debelino in boljšo površinsko gladkost. Kot pojasnjuje Hudson Technologies, lahko orodje zasnužemo tako, da namerno raztegne ali izravna bočne stene še naprej naravnega razmerja, s čimer dodamo dimenzionalno stabilnost in dosežemo estetsko bolj všečen ohišje.

Ogled za kota za nevaljaste dele

Pravokotni in kvadratni globoko vlečeni deli predstavljajo dodatno zapletenost. Notranji polmeri kotov postanejo najpomembnejši konstrukcijski parameter. Glede na Hudson Technologies , splošno pravilo pravi, da je debelina materiala pomnožena z dvema enaka najmanjšemu dosegljivemu kotnemu polmeru. Večji kotni polmeri so zaželeni in lahko zmanjšajo potrebno število vlečenj.

Izjeme so mogoče z dodatnimi operacijami vlečenja, da se nadalje zmanjšajo kotni polmeri, vendar je treba biti previden. Pri preobremenitvi mejnih vrednosti kotnih polmerov lahko pride do povečanega redčenja materiala in ukrivljanja sosednjih bočnih sten.

Za neokrogle dele upoštevajte ta navodila:

• Minimalni notranji polmer kota = 2 × debelina materiala (absolutni minimum)
• Priporočeni notranji polmer kota = 3–4 × debelina materiala (zmanjša število vlečnih faz)
• Polmer spodnjega kota = Upoštevajte smernice za polmer bata (4–10 × debelina)

Spremembe polmera za nadaljnje vlečne operacije

Ko vaš del zahteva več vlečnih faz, se specifikacije polmerov med operacijami spreminjajo. Orodje za prvo vleko običajno uporablja večje polmere, da zmanjša utrjevanje zaradi deformacije in zagotovi uspešen tok materiala. Pri nadaljnjih vlečenjih se lahko postopoma uporabljajo manjši polmeri, ko se del približuje končnim dimenzijam.

Pogosta zaporedja:

• Prvo vlečenje - Polmer matrice 8–10 × debelina; polmer bata 6–8 × debelina
• Drugo vlečenje - Polmer orodja pri 6-8 × debelini; polmer bata pri 5-6 × debelini
• Končno vlečenje - Polmer orodja pri 5-6 × debelini; polmer bata pri 4-5 × debelini

Če pride do žarjenja med vlečenji, lahko ponastavite na bolj agresivne polmere, saj je odpravljen utrujenostni učinek materiala. Brez medijužnega žarjenja vsako naslednje vlečenje deluje na vedno tršem materialu, kar zahteva previdnejše polmere, da se prepreči razpokanje.

Ko so polmeri orodja in reži določeni, je naslednja točka načrtovanje števila stopenj vlečenja, ki jih vaš del dejansko potrebuje, ter zaporedje odstotkov zmanjšanja skozi te operacije.

Načrtovanje večstopenjskih operacij vlečenja in zaporedij zmanjševanja

Določili ste razmerja vlečenja, izračunali velikosti osnovnih plošč in določili polmere orodij. Zdaj pa pride vprašanje, ki loči uspešne projekte globokovlečnega žongliranja od dragih neuspehov: koliko stopenj vlečenja vaš del dejansko zahteva? Če podcenite, boste poškodovali material. Če precenite, zapravljate naložbo v orodje in čas cikla.

Odgovor leži v sistematičnem načrtovanju zmanjševanja. Kot Knjižnica proizvodnje pojasnjuje, če odstotek zmanjšanja presega 50 %, morate načrtovati operacije ponovnega vlečenja. Ampak to je le začetna točka. Lastnosti materiala, geometrija dela in zahteve za proizvodnjo vplivajo na vaše odločitve o stopnjevanju.

Izračun potrebnih stopenj vlečenja

Razmerje globine in premera vam daje prvi indikator zahtevnosti stopnjevanja. Plitva dela z razmerji pod 0,5 se običajno oblikujejo v enem vlečenju. Kaj pa, ko proizvajate globoke valjaste lupine, ohišja baterij ali tlakne posode z razmerjem globine in premera, ki presega 2,0?

Sledite temu sistematičnemu pristopu za določitev vaših zahtev za faziranjem:

1. Določite skupno zahtevano zmanjšanje - Izračunajte odstotek zmanjšanja od premera izhodiščnega lista do končnega premera delov z uporabo formule: Zmanjšanje % = (1 - Dp/Db) × 100. Na primer, 10-palčni list, ki oblikuje posodo s premerom 4 palcev, zahteva skupno zmanjšanje za 60 %.
2. Upoštevajte omejitve zmanjšanja glede na material in fazo - Upoštevajte mejne vrednosti za prvo vlečenje vašega materiala (običajno 45–50 % pri jeklu, 40–45 % pri nerjavnem jeklu). Pri nadaljnjih vlečenjih so dovoljena manjša zmanjšanja: 25–30 % pri drugem vlečenju, 15–20 % pri tretjem vlečenju.
3. Načrtujte morebitno medfazno žarjenje - Ko kumulativno zmanjšanje preseže prag utrujanja materiala (30–45 %, odvisno od zlitine), načrtujte žarjenje za odpravo napetosti med fazami, da se obnovi duktilnost.
4. Zasnujte postopna orodja za vlečenje - Vsako stopnjo zmanjšanja preslikajte na določeno postajo orodja, pri čemer upoštevajte rokovanje z materialom, zahteve glede maziva in točke kontrole kakovosti.

Upoštevajmo praktičen primer operacije globokega vlečenja: potrebujete kozarec s premerom 3 palcev in globino 6 palcev iz nizkoglavnatega jekla debeline 0,040 palca. Vaše razmerje globine in premera je 2,0, kar znatno presega zmogljivost enojnega vlečenja. Če gledamo nazaj od končnih dimenzij, bi lahko načrtovali tri stopnje z zmanjšanji 48 %, 28 % in 18 %.

Načrtovanje zmanjšanja skozi postopne operacije

Ko določite število stopenj, postane ključnega pomena pravilno zaporedje zmanjševanja. Prvo vlečenje opravi največje breme, naslednja vlečenja pa izpopolnijo geometrijo in dosežejo končne dimenzije.

Tukaj je, kaj uspešne operacije proizvodnje z globokim vlečenjem upoštevajo za vsako stopnjo:

• Prvo vlečenje - Ugotovi vso površino, potrebno za končni del. Največje zmanjšanje se pojavi tukaj (običajno 45–50 %). Polžaste kote orodja so najbolj široki, da se zmanjša utrujanje materiala.
• Drugo vlečenje (ponovno vlečenje) - Zmanjša premer za 25–30 %, hkrati pa poveča globino. Material je bil obdelovalno utrjen že med prvo operacijo, zato sile naraščajo, čeprav so odstotki zmanjšanja manjši.
• Tretji in nadaljnji vlečni koraki - Nadaljnja zmanjšanja premera za 15–20 % na stopnjo. Oceni, ali je potrebno žarjenje glede na kopičenje napetosti.

Po Knjižnica proizvodnje , pri načrtovanju prehodnih oblik moraš nastaviti površine izvornega lista, prehodnih delov in končnega izvlečka tako, da bodo enake. Načelo ohranitve prostornine zagotavlja, da prerazporejaš obstoječi material namesto da poskušaš ustvariti novo površino.

Ko pride do igranja

Včasih tvoje zahteve za proizvodnjo globoko vlečenih delov zahtevajo debelejše stene, kot jih standardno vlečenje omogoča. Tu pride do igranja. Med standardnim globokim vlečenjem se stranske stene naravno nekoliko zadebelejo, ker se material stisne navznoter. Igranje obrne ta pojav tako, da namerno zmanjša režo med batom in orodjem, da zmanjša debelino sten.

Razmisli o vključitvi igranja, kadar:

• Enakomernost debeline stene je ključna za vašo uporabo
• Potrebujete tanjše stene od izvorne debeline pločevine
• Zahteve glede površinske obdelave zahtevajo učinek poliranja, ki ga omogoča razvlečenje
• Dimenzijska doslednost med serijami proizvodnje je najpomembnejša

Razvlečenje se ponavadi izvaja v zadnji fazi vlačenja ali kot ločena operacija po vlačenju. Postopek doda dimenzijsko stabilnost in ustvari estetsko bolj privlačno površino, vendar zahteva dodatna orodja ter natančne izračune sil

Napredni orodni sistem proti prenosnemu orodnemu sistemu

Vaš načrt postopnosti mora biti usklajen z nastavitvijo prese. Za večstopenjsko globoko vlečno kovanje obstajata dve glavni možnosti: napredni orodni sistemi in prenosni orodni sistemi. Vsak ponuja različne prednosti, odvisno od geometrije dela in količine proizvodnje

Po trditvah Die-Matic uporablja progresivno žigosanje trak iz neprekinjenega kovinskega materiala, ki se vodi skozi več postaj, kjer potekajo operacije hkrati. Ta pristop odlično deluje pri visokoserijski proizvodnji preprostih geometrij. Trak samodejno ohranja položaj delov in tako zmanjša zapletenost rokovanja.

Nasprotno pa transferno žigosanje premika posamezne plošče med postajami s pomočjo mehanskih ali hidravličnih prenosnih sistemov. Kot pojasnjuje Die-Matic, je ta metoda najprimernejša za kompleksne dele, ki zahtevajo več operacij oblikovanja ali globoko vlečenje. Značilnost »ustavi-se–zaženi« omogoča natančno nadzorovanje pretoka materiala na vsaki postaji.

Konfiguracija	Najbolj Prilostovit Za	Omejitve	Tipične aplikacije
Progresivna štampa	Visokoserijska proizvodnja, preproste geometrije, tanke materiale	Omejena globina vlečenja, omejitve širine traku	Elektronske komponente, majhne ohišja, plitve skledice
Prenosna matrica	Kompleksni deli, globoko vlečenje, tesne tolerance	Počasnejši cikli, višja zapletenost orodij	Avtomobilske plošče, tlačne posode, globoki valjasti plašči

Pri globokih vlečenjih z razmerjem globine in premera, ki presega 1,0, običajno boljše rezultate dajo prenosne matrike. Možnost natančnega ponovnega pozicioniranja osnovkov na vsaki postaji omogoča nadzorovan pretok materiala, ki je bistven pri večstopenjskih operacijah. Napredne matrike delujejo dobro, kadar prvo vlečenje doseže večino zahtevane globine, naslednje postaje pa opravijo obrezovanje, probijanje ali manjša oblikovanja.

Ko imate določen načrt postopnosti in konfiguracijo matrice, je naslednji kritični dejavnik izračun sil držalnika osnovka, ki preprečujej gubanje, hkrati pa se izogibajo prevelikemu trenju, ki povzroča trganje.

Zahteve po sili držalnika osnovka in nadzor tlaka

Načrtovali ste stopnje vlečenja in izbrali konfiguracijo orodja. Zdaj pride parameter, ki zahteva natančno kalibracijo: sila prijemala plošče. Če uporabite premalo tlaka, tlačni napetosti povzročijo gube na robu. Če uporabite preveč, pa trenje prepreči tok materiala in povzroči raztrganje dela ob nosu bata. Ustrezna ravnovesna točka zahteva razumevanje fizikalnih zakonitosti in spremenljivk, ki jih lahko nadzirate.

Prijemalo plošče opravlja eno glavno funkcijo: zadrževanje obrobja hkrati pa omogoča nadzorovan tok materiala v votlino orodja. Glede na Model stroškov globokovlečnega orodja podjetja FACTON , površina prijemala plošče predstavlja material, ki ga je treba držati med postopkom globokovlečnega oblikovanja, da se izognemo nastanku gub. Tlak, uporabljen na tej površini, skupaj s trenjem, ustvarja upor, ki nadzoruje, kako kovina vstopa v vaš postopek oblikovanja.

Formule in spremenljivke za tlak prijemala plošče

Izračun ustrezne sile prijemala ni ugibanje. Razmerje med tlakom, lastnostmi materiala in geometrijo sledi uveljavljenim načelom. Tukaj je osnovni pristop:

Sila prijemala = Površina prijemala × Tlak prijemala

Zveni preprosto? Zapletenost leži v določitvi pravilne vrednosti tlaka. Več dejavnikov vpliva na zahtevani tlak prijemala:

• Moč materiala - Materiali z višjo natezno trdnostjo zahtevajo večjo silo prijemala za nadzor pretoka. Kot opaža FACTON, se natezna trdnost neposredno upošteva pri izračunih tlaka prijemala.
• Premer osnove - Večja listnina povzroča večje tlačne sile v obrobnem območju, kar zahteva sorazmerno višji zadržek.
• Globina vlečenja - Globlji vlečenje zahtevajo ohranjanje tlaka skozi daljši potisk, kar vpliva tako na velikost sile kot na konstrukcijo sistema.
• Koeficient trenja - Kakovost maziva neposredno vpliva na to, koliko sile se pretvori v zadržek materiala in koliko v nastajanje toplote.
• Razmerje vlečenja - Višji razmerji povzročajo večjo tlačno napetost v rebri, kar zahteva povečan držni tlak.

Pogosta začetna formula za tlak držnega predmeta sega od 0,5 do 1,5 MPa za mehko jeklo, s prilagoditvami glede na vaš konkreten material in geometrijo. Za nerjavno jeklo so običajno potrebni višji tlaki zaradi njegovega utrujanja pri obdelavi. Aluminijaste in bakrove zlitine delujejo pogosto dobro pri nižjih tlakih.

Izračun površine držnega predmeta je odvisen od velikosti izrezka in geometrije kalupa. Izračunate kolobarasto površino med odprtinom kalupa in robov izrezka. Ko se vleče globlje, se ta površina zmanjšuje, kar pojasnjuje, zakaj sistemati s spremenljivim tlakom ponujajo prednosti pri globokem vlačenju.

Ravnotežje med preprečevanjem gubenja in tveganjem raztrganja

Glede na raziskave, objavljene v CIRP Annals , prevladujoči načini okvar pri globokem vlečenju sta prepahnjenje in lom, in v mnogih primerih lahko te napake odpravimo z ustreznim nadzorom sile pripenjanja pločevine. Ta ugotovitev poudarja, zakaj kalibracija sile pripenjanja predstavlja tako pomemben konstrukcijski parameter.

Tukaj je fizika, ki deluje: med stiskanjem kovine z globokim vlečenjem se v robu razvijejo obodni tlačni napetosti, ko material teče radialno navznoter. Brez ustrezne zavor se ta napetost povzroči izbočenje roba navzgor in nastanejo gube. Prekomerna zaviranje pa prepreči tok materiala popolnoma, natezne napetosti v bližini bati pa presegajo trdnost materiala, kar povzroči raztrganja.

Raziskava ugotavlja, da je zraščevanje sten posebej zahtevno, ker list v tem območju ni podprt s strani orodja. Potiskanje gub na stenah s krmiljenjem sile prijemala plošče je težje kot preprečevanje gub na robu. To pomeni, da morajo biti nastavitve tlaka prilagojene tam, kjer je najverjetneje pojav napak.

Kako vedeti, kdaj je tlak prijemala plošče napačen? Opazujte naslednje diagnostične indikatorje:

• Vzorci zraščevanja - Obrobnih izbočin v coni rebra nakazujejo premajhen tlak; gube na stenah kažejo na bolj zapletena vprašanja nadzora pretoka
• Raztrganje roba - Praski, ki se začnejo na robu plošče, nakazujejo preveliko trenje zaradi previsokega tlaka
• Neenaka debelina stene - Asimetrični vzorci redčenja razkrivajo neenakomerno porazdelitev tlaka po površini prijemala plošče
• Narezovanje površine - Zareze na ploskvi rebra nakazujejo prevelik tlak v kombinaciji z nedostatečnim maščenjem
• Počenje nosa matrice - Lomovi v bližini dna skodelice kažejo, da material ne more dovolj prosto teči, da bi odpravil napetostne napetosti

Če opazite gube, vas bo morda najprej spodneslo, da močno povečate tlak. Temu nagonu odpoklicite. Postopne prilagoditve za 10–15 % vam omogočajo, da se optimalnemu tlaku približate brez prevelikega povečanja, ki povzroča raztrganje.

Sistemi s spremenljivim pritiskom držala pločevine

Pri zapletenih kovinskih delih z globokim vlečenjem je konstantni pritisk med celotnim potekom pogosto neučinkovit. Kot pojasnjuje The Fabricator, sistemi z elektronskim nastavljanjem rež najbolj prožno omogočajo nadzor pločevine in pretoka kovine pri operacijah globokega vlečenja. Ti sistemi omogočajo prilagoditev pritiska držala pločevine kjerkoli po obodu vlečenega dela in v katerikoli točki poteka stiskalke.

Zakaj je pomemben spreminjajoči se pritisk? Razmislite, kaj se dogaja med vlečenjem:

• Na začetku poteka potrebuje celotna površina pločevine omejitev, da se preprečijo gube
• Ko material vstopa v orodje, se površina flanca postopoma zmanjšuje
• Ohranjanje stalne sile na manjšem območju pomeni, da se učinkovit tlak povečuje
• Naraščajoči tlak lahko prepreči pretok materiala med kritičnim končnim delom vlečenja

Sistemi z variabilnim tlakom rešujejo to težavo tako, da zmanjšujejo silo med napredovanjem vlečenja in ohranjajo optimalen tlak namesto optimalne sile. Kot poroča The Fabricator, ti sistemi lahko izravnajo tudi spremembe debeline kovine, ki nastanejo med procesom vlečenja, kar odpravi potrebo po tekoči pike na držalu izrezka.

Zahteve za podložke orodij in alternativi dušikovim vzmetem

Silo za držalo izrezka mora biti mogoče pridobiti nekje. Obstajajo trije glavni možnosti, vsaka z lastnimi značilnostmi za aplikacije globokovlečnih kovinskih žigov

Podložke prese predstavljajo tradicionalni pristop. Kot opaža The Fabricator, hidravlične blazinice lahko ustvarijo ogromne sile prijemalnega plošča, ki so potrebne za izdelavo delov z raztezanjem, kot so avtomobilske haube in zunanji vratni paneli. Ti sistemi silo zagotavljajo prek zraka ali bučink, ki tlak enakomerno prenašajo po celotni površini prijemalnega plošča.

Vendar blazinice na stiskalnici zahtevajo skrbno vzdrževanje. The Fabricator opozarja, da če so zračni pini poškodovani, upognjeni ali neenakomerni, lahko pride do upogiba podložnega lista, kar povzroči slabo prileganje med površino orodja in držalom pločevine ter morda izgubo nadzora nad kovino. Podobno enakomernost tlaka slabijo udarci ali umazanija na površini blazinice, ne glede na natančnost pinov.

Dušikovske vzmeti ponujajo samozadostno alternativo, ki se namesti neposredno v orodje. Ti plinsko polnjeni valji zagotavljajo enakomerno silo skozi celoten potek hoda in ne zahtevajo zunanjega dovoda tlaka. Za kovinske oblikovne operacije, kot so žlifanje in podobne natančne operacije, dušikovske vzmeti ponujajo ponovljivost, ki jo zračni sistemi včasih ne morejo ujemati.

Prednosti dušikovskih vzmeti vključujejo:

• Kompaktna namestitev znotraj strukture orodja
• Enakomerna izhodna sila, neodvisna od stanja blazinila prese
• Enostavna zamenjava in vzdrževanje
• Napovedljivo delovanje med serijami proizvodnje

Zakaj ne uporabiti drugače? Dušikovske vzmeti imajo fiksne lastnosti sile. Med hodom ni mogoče spreminjati tlaka, razen če spremenimo specifikacijo vzmeti. Za dele, ki zahtevajo spremenljive profile držalne sile pločevine, sistemi blazinila prese s programirljivim nadzorom ponujajo večjo fleksibilnost.

Valji dvigala zaloge predstavljajo drugo možnost, zlasti za uporabe s progresivnimi orodji. Po besedah The Fabricator lahko ti pripravljeni plinski vzmeti za vgradnjo absorbirajo večji stranski tlak in so bolj odporni na poškodbe kot konvencionalni valji. Opremljeni so s predvrtanimi luknjami za montažo nosilnih tirnic, kar poenostavi izdelavo orodij.

Pri izbiri sistema pritiska naj bo stopnja zapletenosti usklajena z zahtevami. Ne vlagajte v dragocene elektronske sisteme za nastavitev rež, kadar bodo zadostovali preprosti dušikovi vzmeti. Nasprotno, ne pričakujte uspešnega vlečenja kompleksnih geometrij s preprostimi poliuretanskimi sistemi pritiska, ki jim primanjkuje potrebne sile in natančnosti krmiljenja za zahtevne aplikacije.

Ko je sila držala pločevine ustrezno kalibrirana, ste pozicionirani za proizvodnjo doslednih delov. Kaj pa, če se še vedno pojavljajo napake? V naslednjem razdelku so predstavljene sistematične metode odpravljanja težav za diagnostiko in odpravo problemov z meglenjem, raztrganostmi in kakovostjo površin, ki izzivajo tudi dobro zasnovana orodja.

Odpravljanje napak pri globokem vlečenju in analiza korenin

Uredili ste silo prijemala surovega lista, določili radije orodja in načrtovali zaporedje zmanjševanja. Kljub temu se na delih še vedno pojavljajo napake. Kaj je narobe? Odgovor leži v sistematični diagnostiki. Vsaka guba, raztrganje in površinska napaka pove zgodbo o vašem procesu. Učenje branja teh vzorcev okvar spremeni frustrirajoče odpadke v uporabna znanja za izboljšave oblikovanja orodij.

Napake pri žigosanju z globokim vlečenjem spadajo v pričakovane kategorije, od katerih ima vsaka svoje značilne vidne znake in korenine. Glede na Metal Stamping O večina težav pri žigosanju z globokim vlečenjem izhaja iz kombinacije težav z orodjem in načrtovanjem. S pregledom končnega izdelka usposobljen pogled razkrije jasno zgodbo o kakovosti procesa. Vaša naloga je razviti takšen usposobljen pogled.

Dijagnoza napak gubanja in raztrganja

Gubanje in trganje predstavljata nasprotna konca spektra pretakanja materiala. Gube kažejo na nekontrolirano kompresijo. Trganje signalizira prevelik napetostni napor. Razumevanje tega, kje se vsaka napaka pojavlja na vašem delu, neposredno kaže na vzročni parameter oblikovanja orodja.

Dijagnoza gubanja: Kje nastanejo gube na vašem delu? Gube na robu plošče, ki se pojavljajo na robovih izrezka, navadno kažejo na premajhen pritisk držala izrezka. Kot razloži Metal Stamping O, če je držalo neuravnoteženo, prenapeto ali če ima izrezek drobce na robovih držanja, se kovina ne bo pravilno pretakala, kar povzroči značilne gube v zgornjem robu. Gube na stenah, ki nastanejo v nepodprtem območju med držalom izrezka in bati, kažejo na prevelik razmik ali premajhen polmer orodja.

Rešitve za napake zaradi gubanja:

• Postopoma povečajte pritisk držala izrezka (prilagoditve za 10–15 %)
• Preverite vzporednost držala izrezka in odpravite morebitno nagnjenost
• Preglejte robove izrezka za drobce, ki preprečujejo pravilno sedeženje
• Zmanjšajte razmik orodja, da zagotovite boljšo podporo stene
• Preverite enakomerno porazdelitev tlaka po celotni površini držala pločevine
• Upoštevajte vlečne grebene za povečanje zadrževalne sile materiala v problematičnih območjih

Diagnoza raztrganja: Mesto raztrganja kaže vir koncentracije napetosti. Počeski v bližini nosa kalibrnega orodja nakazujejo, da material ne more dovolj svobodno teči, da bi zmanjšal natezno napetost. Glede na AC-jevo analizo napak na pločevini , prekomerne sile oblikovanja kovin s kalibrom povzročijo prekomerno deformacijo, razpoke in počeske v žigosanih delih.

Robne razpoke, ki izvirajo s periferije pločevine, nakazujejo različne težave. Metal Stamping O ugotavlja, da so spodnje razpoke predvsem posledica stanja pločevine in držala pločevine. Zareze ali praskanje površine lahko zmanjšata tok materiala v orodje, kar povzroči nastanek razpok na dnu skodelice.

Rešitve za napake zaradi raztrganja:

• Zmanjšajte tlak držala pločevine, da omogočite svobodnejši tok materiala
• Povečajte polmer konice bata, da se napetost porazdeli na večjo površino
• Povečajte polmer vstopa kalupa, da zmanjšate trenje med prehodom materiala
• Preverite, ali je razmik med bati in kalupom primerno velik za debelino vašega materiala
• Izboljšajte mazanje, da zmanjšate natezne napetosti, povzročene zaradi trenja
• Upoštevajte žarjenje, če je utrujanje materiala iz prejšnjih operacij zmanjšalo razteznost
• Zmanjšajte razmerje vlečenja tako, da dodate dodatne faze vlečenja

Reševanje težav z ušesi in kakovostjo površine

Ne vse napake pomenijo katastrofalno versijo. Ušesa povzročajo neenakomerno višino skodelice, kar zahteva prekomerno obrezovanje. Površinske napake poslabšajo videz in lahko vplivajo na delovanje dela. Oboje izhaja iz nadzorovanih procesnih spremenljivk.

Pojasnilo ušes: Ko pregledujete vlečeno skodelico in opazite, da se višina roba spreminja po obsegu, opazujete pojav ušes. Kot pojasnjuje Breaking AC, napaka zaradi ušes pomeni neenakomerno višino roba vlečenega dela. Glavni razlog je neustrezen kompatibilnost orodja in materiala.

Vendar glavno vlogo igra anizotropija materiala. Pločevina iz valjnih operacij ima smerne lastnosti. Zrna se podaljšajo v smeri valjanja, kar ustvari različne mehanske lastnosti pri 0°, 45° in 90° glede na to smer. Med globokim vlečenjem kovine material lažje teče v nekaterih smereh kot v drugih, kar ustvarja značilne »ušesa« na napovedljivih kotnih položajih.

Strategije za zmanjšanje nastanka ušes:

• Izberite materiale z nizkimi vrednostmi ravninske anizotropije (vrednost r blizu 1,0 v vseh smereh)
• Uporabite razvite oblike osnovnega dela, ki kompenzirajo razlike v smeri pretoka
• Povečajte rezervni dodatek, da boste lahko prilagodili pričakovane spremembe višine ušes
• Za kritične aplikacije upoštevajte križno valjane materiale
• Prilagodite tlak držala osnovnega dela, da vplivate na enakomernost pretoka

Težave s kakovostjo površine: Brezgasti, zalepljenost, struktura tipa »lupina pomaranče« in sledi orodja kažejo na določene težave v procesu. Zalepljenost nastane, kadar zaradi nezadostne maziva pride do stika kovine z orodjem. Struktura tipa »lupina pomaranče« nakazuje prevelik rast zrn iz prekomernega žarjenja ali materiala z neustreznim zrnatostjo za vašo globino vlečenja.

Rešitve za površinske napake:

• Izboljšajte kakovost in pokritost maziva, še posebej v področjih z visokim trenjem
• Polirajte površine kalibra in bata, da zmanjšate trenje in preprečite prilepljanje materiala
• Izberite primerno orodno jeklo in površinske obdelave za vašo kombinacijo materialov
• Preverite, ali je velikost zrn materiala primerna za resnost vlečenja
• Preverite prisotnost smeti ali onesnažil na površini držala ploščka in kalibra
• Razmislite o zaščitnih folijah za dele, ki zahtevajo brezhibno površinsko dokončno obdelavo

Podrobna referenčna tabela napak

Sledeča tabela združuje diagnostiko napak v hitro dostopni obliki za globoko vlečena jekla, nerjavna jekla in druge pogoste materiale:

Vrsta napake	Vidni kazalniki	Korenski vzroki	Popravni ukrepi
Gozdovitost robu	Obvodni gube na robu plošče; valovita površina flanca	Nezadostni tlak prijemala plošče; nevzporednost prijemala; žlebci na robu plošče	Povečajte silo prijemala (BHF); preverite vzporednost prijemala; odstranite žlebce z plošč; dodajte vlečne grebene
Gozdovitost stene	Gube na stranski steni posode med flancem in nosom matrice	Prevelik razmik orodja; premajhen radij matrice; tanek material	Zmanjšajte razmik; povečajte radij matrice; upoštevajte operacijo izrivanja
Počenje nosa matrice	Razpoke, ki se začnejo na dnu posode pri radiju	Premajhen radij matrice; presežen vlečni razmerje; prevelika sila BHF; nezadostna mazanje	Povečajte radij matrice; dodajte vlečno stopnjo; zmanjšajte silo BHF; izboljšajte mazanje
Raztrganje roba	Praski, ki se začnejo na periferiji plošče	Prevelika sila držala plošče; ostružki na robu plošče; zatiranje na držalu plošče	Zmanjšajte silo držala plošče; odstranite ostružke s plošč; polirajte držalo plošče; izboljšajte mazanje
Earing	Neenakomerna višina roba skodelice; karakteristični vrhovi v intervalih 45°	Ravnotezna anizotropija materiala; neenakomerna pritisk držala plošče	Izberite izotropni material; uporabite razvite plošče; povečajte rezervno dopuščanje
Neenaka debelina stene	Lokalna tanjšanja; asimetrična porazdelitev debeline	Neuskladitev med bati in matrico; neenakomerna sila držala plošče; različnosti materiala	Prilagodite orodje; preverite enakomernost BHF; preverite konsistentnost materiala
Zapiranje/risanje	Linearni brazgotine; nabiranje materiala na orodju	Nezadostna podmazanost; nezdružen material orodja; prevelik pritisk	Izboljšajte mazivo; nanašajte površinske prevleke; zmanjšajte stikalni pritisk
Pomarančna lupina	Hrapva, teksturirana površina, ki spominja na lupino citrusov	Prevelika velikost zrn; prekomerno žarjenje; hud deformacija	Določite finozrnat material; nadzorujte parametre žarjenja
Odvijanje	Dimenzije dela se razlikujejo od geometrije orodja; stene izbočijo navzven	Elastična obnova po oblikovanju; visoko trdni materiali	Prednategnite orodje za kompenzacijo; povečajte čas držanja na dnu koraka

Sistematični diagnostični pristop

Ko se pri globokem vlečenju jekla ali drugih materialov pojavijo napake, uprijeti nagonu, da bi hkrati naredili več prilagoditev. Namesto tega sledite metodnemu postopku:

1. Natančno preverite lokacijo napake - Dokumentirajte točno, kje na delu se napaka pojavlja. Za referenco fotografirajte vzorec okvare.
2. Analizirajte vzorec okvare - Ali je simetričen ali lokaliziran? Pojavi se na doslednih kotnih položajih? Pojavi se na istem položaju koraka?
3. Poiščite povezavo s parametrom oblikovanja orodja - Uporabite zgornjo tabelo napak, da določite verjetne osnovne vzroke glede na vrsto in lokacijo napake.
4. Izvajajte prilagoditve z enim spremenljivim dejavnikom - Spremenite en parameter naenkrat, da izolirate učinek. Vsako prilagoditev in rezultat dokumentirajte.
5. Preveri stabilnost popravka - Zagon dovolj velike količine delov, da se potrdi, da popravek dosledno deluje v celotni proizvodnji, ne le na nekaj vzorcih.

Po Metal Stamping O , pridobivanje vpogleda v metodo globokega vlečenja, skupaj z razumevanjem, kako pregledati končan del, je bistveno za odločanje. Ta diagnostična sposobnost je neprecenljiva tako pri razvoju orodij kot tudi pri odpravljanju težav med tekočo proizvodnjo.

Upoštevajte, da se nekatere napake medsebojno vplivajo. Povečanje sile držala plošče za odpravo gub lahko proces pahne proti pretrganju. Cilj je najti obratovalno okno, v katerem se izognemo obema načinoma verskanja. Pri zahtevnih geometrijah je to okno lahko ozko, kar zahteva natančne sisteme nadzora in dosledne lastnosti materiala.

Ko so osnove odpravljanja težav uveljavljene, se sodobni načrti orodij vse bolj zanašajo na simulacijska orodja za napovedovanje in preprečevanje napak preden se sploh prereže jeklo. V naslednjem razdelku bomo raziskali, kako CAE analiza potrjuje vaše odločitve pri načrtovanju in pospešuje pot do orodij, pripravljenih za proizvodnjo.

Integracija CAE simulacije za preverjanje sodobnih načrtov orodij

Ovladali ste vlečne razmere, določili polmere orodij in pridobili strokovno znanje za odpravljanje težav. Predstavljajte si, da lahko napoveste vsako napako še preden prerežete katerikoli kos orodnega jekla. Prav to ponuja CAE simulacija. Sodobno načrtovanje kovinskih plošč se je razvilo izven metode poskušanja in napak. Končna elementna analiza sedaj virtualno potrjuje vaše odločitve pri načrtovanju, ter prepoznava probleme z meglenjem, trganjem in redčenjem, medtem ko vaše orodje še vedno obstaja le kot digitalna geometrija.

Zakaj je to pomembno za vaše projekte globokega vlečenja? Glede na raziskave, objavljene v Mednarodnem časopisu za inženirsko raziskavo in tehnologijo , zmanjšanje števila poskusov bi neposredno vplivalo na čas cikla razvoja. Krajši čas cikla se lahko načrtuje s primerno uporabo programske opreme, ki napove rezultate poskusov, ne da bi jih dejansko izvedla. Simulacija, ponujena med procesom žiganja, omogoča pomembne vpoglede v spremembe, potrebne v orodju in konstrukciji komponente.

Vključevanje simulacije v preverjanje konstrukcije orodij

Analiza končnih elementov spremeni vaš delovni tok pri oblikovanju orodij za žiganje kovin iz reaktivnega v predviden. Namesto da izdelujete orodja, opravljate poskuse, odkrijete napake, spreminjate jeklo in ponavljate postopek, iterirate digitalno, dokler simulacija ne potrdi uspeha. Šele takrat se odložite k fizičnim orodjem.

Fizika, ki stoji za simulacijo oblikovanja z žigom, vključuje diskretizacijo izhodiščnega lista v tisoče elementov, pri katerih se spremlja napetost, raztezek in pomik, medtem ko se virtualni žig premika naprej. Program uporabi mehanske lastnosti vašega materiala, koeficiente trenja in robne pogoje, da izračuna, kako se vsak element deformira skozi celoten potisk.

Kaj lahko simulacija napove, preden karkoli izdelate?

• Vzorci tokovanja materiala - Natančno si ogledujte, kako se kovina premika iz robu v votlino orodja, ter prepoznajte območja prekomernega tlaka ali natezanja
• Porazdelitev zmanjšanja debeline - Vizualizirajte spremembe debeline po celotnem delu in odkrijte potencialna področja odpovedi, še preden povzročijo odpad
• Nagnjenost k gubanju - Zaznajte tlak izvijanje na robovih in nepodprtih stenskih območjih, kar bi zahtevalo spremembe orodja
• Napoved povratnega upogiba - Izračunajte elastično povrnitev po oblikovanju, da v geometrijo orodja vključite kompenzacijo
• Optimizacija sile držala izhodiščnega lista - Določite idealne profile tlaka, ki preprečujejo zmanjkovanje in pretrganje
• Učinkovitost vlečnih žlebov - Preizkušajte konfiguracije zadrževanja v okviru simulacije, preden se odločite za spremembe orodij

Raziskava potrjuje, da ta pristop deluje. Kot opaža študija IJERT, virtualna validacija kalupa z uporabo programske opreme za simulacijo naj bi rešila določene probleme že v fazi načrtovanja. Med izdelavo kalupa rešitve validacijo s poskusy in testiranjem, ko se fizično orodje preizkusi za preverjanje kakovosti komponente.

Razumevanje diagramov mejnega oblikovanja

Med izhodi simulacije je diagram mejnega oblikovanja najmočnejši orodje za napovedovanje napak. Glede na Simulacija kovanja , primarni namen vsake simulacije oblikovanja je preveriti, kako se material obnaša pred izdelavo orodja za žigosanje. Diagram mejnega oblikovanja (FLD), prvotno diplomsko raziskovalno projekt iz leta 1965, je imel za cilj ugotoviti, kaj sproži lokalizirano vratno obliko in razpoke pri oblikovanju pločevine ter ali je mogoče napovedati razpoke vnaprej.

Tako deluje analiza FLD: simulacija izračuna raztezek v dveh smereh (glavna in sekundarna os) za vsak element vašega oblikovanega dela. Te pare raztezka nariše kot točke na grafu. Krivulja oblikovalne meje, ki je edinstvena za vaš specifični material in debelino, loči varno območje od območij odpovedi.

Kaj vam FLD pove o nastavitvi vaših globokotegovalnih stiskal?

• Točke pod krivuljo - Varni pogoji oblikovanja z zadostnim robom
• Točke, ki se približujejo krivulji - Območje tveganja, ki zahteva pozornost pri načrtovanju
• Točke nad krivuljo - Odpoved je neizogibna; razpokanje se bo zgodilo na teh mestih
• Točke v tlačnem območju - Nevaren nagib k pomikanju, ki bi lahko zahteval povečan tlak držala plošče

Kot razloži referenca za simulacijo žiganja, je krivulja mejnega oblikovanja predvsem določena z n-vrednostjo in debelino danega materiala. Rezultati prikazujejo izračunana območja plastične deformacije materiala, stopnje tanjenja in tlačnih con, kjer se lahko pojavijo gube in prepogi. S to informacijo je mogoče sprejeti ukrepe za načrtovanje orodij še preden se začne rezati jeklo.

Iz analize CAE do orodij, pripravljenih za proizvodnjo

Simulacija ne nadomešča fizičnega preverjanja. Pospešuje pot do uspešnega fizičnega preverjanja. Delovni tok sledi iterativni zanki optimizacije:

1. Ustvari začetni dizajn orodja - Razvij geometrijo na podlagi izračunanih razmer vlečenja, specifikacij polmerov in velikosti osnovnega lista
2. Zaženi simulacijo oblikovanja - Uporabi lastnosti materiala, vrednosti trenja in procesne parametre
3. Analiziraj rezultate - Preglej grafe FLD, karte porazdelitve debeline in indikatorje nastanka gub
4. Prepoznaj problematična območja - Ugotovite elemente, ki presegajo varne meje ali se približujejo mejam odpovedi
5. Spremenite konstrukcijske parametre - Prilagodite polmere, vrele, tlak držala pločevine ali nastavitev vlečne rebra
6. Ponovno poženite simulacijo - Preverite, ali so težave odpravljene in da spremembe niso povzročile novih težav
7. Ponavljajte, dokler ni rezultat sprejemljiv - Nadaljujte z optimizacijo, dokler vsi elementi ne bodo znotraj varnih mej oblikovanja
8. Sprostite za izdelavo orodja - Zaupajte v fizično izdelavo orodja

Glede na raziskavo IJERT bi bil orodni vložek štel za overjenega po pregledu fizičnih preskusnih delov glede na prisotnost in velikost napak. Osnova za overitev bi bila redka pojava napak in doslednost želenih lastnosti. S simulacijo se znatno zmanjša število ponovitev, potrebnih za doseg takšnega cilja.

Ključne simulacijske točke v vašem procesu načrtovanja

Ni vsaka odločitev pri načrtovanju potrebno preveriti s celotno simulacijsko analizo. Določene točke načrtovanja pa znatno profitirajo od virtualne validacije:

• Preverjanje razvoja osnovnega lista - Potrdite, da izračunana velikost osnovnega lista zagotavlja zadostno količino materiala brez prekomernega odpadka
• Možnost prvega vlečenja - Preverite, ali vaša prvotna zmanjšitev ostaja znotraj mej materiala
• Analiza prehoda večstopenjskega vlečenja - Preverite, da stanje materiala med posameznimi stopnjami vlečenja ostaja oblikovalno
• Ocena polmera kot - Preverite koncentracijo obremenitve na majhnih polmerih pri necilindričnih delih
• Načrtovanje kompenzacije povratnega ukrivljanja - Izračun prekomernega upogibanja, potrebnega za doseganje ciljnih dimenzij
• Optimizacija sile držala izhodiščnega lista - Določitev tlaknih profilov, ki maksimizirajo procesno okno
• Postavitev vlečnih rebrih - Preizkušanje konfiguracij zadrževanja pri zapletenih geometrijah

V virih za simulacijo kaljenja opozarjajo, da se lahko virtualni krožni mrežni diagrami primerjajo s pravimi poskusi krožne mreže, da se določi natančnost simulacije. Ta povezava med virtualnimi in fizičnimi rezultati krepi zaupanje v odločitve pri načrtovanju, ki jih vodi simulacija.

Izraba profesionalnih storitev, integriranih v simulacijo

Čeprav je programska oprema za simulacijo postala bolj dostopna, za izkoriščanje največje koristi zahteva strokovno znanje tako o zmogljivostih programske opreme kot tudi o osnovah globokovlečnega procesa. Podjetja za globokovlečno kaljenje se vse pogosteje razlikujejo po svoji usposobljenosti za simulacije.

Kaj morate išči pri proizvajalcih globokovlečnih kovinskih žiganj, ki ponujajo storitve integracije simulacij? Stopnje odobritve v prvi poskusu predstavljajo konkreten merilni podatek. Ko partner pri oblikovanju orodij doseže 93-odstotno stopnjo odobritve v prvi poskusu, opazite oprijemljiv rezultat oblikovanja, potrjenega s simulacijo. Ta odstotek se neposredno prevede v krajši razvojni čas, nižje stroške spreminjanja orodij in hitrejše vzpostavljanje proizvodnje.

Enako pomembne so certifikacije kakovosti. Certifikat IATF 16949 zagotavlja, da se validacija simulacije vključi v širši sistem upravljanja kakovosti z dokumentiranimi postopki in doslednim izvajanjem. Simulacija sama po sebi je vredna le, kadar je izvedena pravilno in z realističnimi parametri.

Za avtomobilske aplikacije in druge zahtevne projekte globokovlečnega žiganja predstavljajo strokovne storitve oblikovanja orodij, ki uporabljajo simulacije pred rezanjem jekla, strateško prednost. Shaoyi-jeve rešitve za avtomobilsko žigosanje kalupa pokazati ta pristop, ki združuje napredne možnosti simulacije CAE z hitrim izdelovanjem prototipov v največ petih dneh. Njihova inženirska ekipa nudi orodja, ovrednotena s simulacijo, prilagojena standardom proizvajalca, s čimer zmanjša stroškovne ponovitve, ki ovirajo tradicionalni razvoj po načelu poskusa in napake.

Raziskava IJERT zaključi, da simulacija omogoča pomembne vpoglede v spremembe, potrebne v matrici in komponenti, da se doseže poenostavljena in učinkovita matrica. Običajno zahteva oblikovna matrica izpopolnjene konstrukcijske parametre, da se zagotovi gladko potek skozi fazo preizkušanja. Simulacija te izpopolnjene parametre zagotovi že preden naložite v fizična orodja.

Ko so sposobnosti simulacije vkljujene v vaš delovni tok načrtovanja matric, ste naslovili najpomembnejšik vir zamud in stroškov pri razvoju. Zadnji del sestavljanka vključuje izbiro primernih materialov za matrice in površinske obdelave, ki zagotavljajo, da vaša ovrednotena konstrukcija deluje dosledno skozi celotne proizvodne količine.

Smernice za izbiro materiala in obdelavo površin

Začrtano obliko ste preverili s simulacijo in optimirali vse parametre oblikovanja. Zdaj sledi odločitev, ki določa, ali bodo vaši orodja omogočila dosledne rezultate za tisoče delov ali pa predčasno odpovedala: izbira materiala orodij. Materiali žiga, kalupa in držala pločevine neposredno vplivajo na obrabo, kakovost površine ter končno ceno na kos med serijo proizvodnje.

Po ASM priročnik o obdelavi kovin , izbira materiala za vlečni kalup temelji na pridobitvi želene kakovosti in količine delov pri najnižji možni ceni orodja na kos. To načelo vodi vsako odločitev o izbiri materiala. Najbolj odporna možnost ni vedno optimalna. Uračunavate začetne stroške, zahteve glede vzdrževanja in pričakovani obseg proizvodnje.

Izbira orodne jekla za komponente globoko vlečnih kalupov

Pri operacijah globokega vlečenja kovinskih delov postopki izpostavijo orodje zelo zahtevnim pogojem. Držala za polizdelke izkušajo abrazivni stik pri vsakem vlečenju. Batovi prenašajo tlačna obremenitev, hkrati pa ohranjajo natančno geometrijo. Kalupi morajo usmerjati tok materiala in hkrati upirati zalepivanju, ki nastane, ko se pod pritiskom dotikajo podobni kovini.

Kateri dejavniki naj bi vplivali na izbiro orodne jeklene sorte? Upoštevajte te spremenljivke:

• Obseg proizvodnje - Prototipne serije z nizkim obsegom opravičujejo uporabo drugačnih materialov kot avtomobilske programe z milijonoma kosov
• Material polizdelka - Globoko vlečenje nerjavnega jekla povzroča večjo obrabo orodja kot mehko jeklo ali aluminij
• Zloženost delov - Kompleksne geometrije koncentrirajo napetost na določenih mestih, kar zahteva povečano odpornost proti obrabi
• Zahteve glede površinskega zaključka - Dekorativni deli zahtevajo orodje, ki ohranja poliranje skozi celotno proizvodnjo
• Zmogljivost vzdrževanja - Nekateri materiali za obnovo zahtevajo posebno toplotno obdelavo ali brušenje

ASM priročnik o orodjih za tlačno oblikovanje pregleduje proizvodne spremenljivke, ki vplivajo na izbiro med jeklenimi, nerjavnimi in celo plastičnimi materiali orodij. Pri globoko vlečenih kovinskih delih prevladujejo orodne jekle, vendar zelo veliko pomeni konkretne razrede.

Materialu orodja	Uporaba	Obseg trdote (HRC)	Odpornost proti obrabi	Najboljši primeri uporabe
D2 orodna jekla	Orodja, bati, nosilci izrezkov	58-62	Odlično	Visokovolumetrična proizvodnja; abrazivni materiali; globoko vlečenje jeklenih pločevin
A2 orodno jeklo	Bati, orodja s srednjim obrabo	57-62	Dober	Srednjevolumetrična proizvodnja; dobra žilavost za obremenitve udarcev
M2 hitrorezno jeklo	Bati, ki zahtevajo trdoto pri visoki temperaturi	60-65	Zelo dobro	Hitre operacije; uporaba pri višjih temperaturah
Karbid (Volfram karbid)	Vstavki za visok obrabo, izravnalni obroči	75-80 (ekvivalent HRA)	Izjemno	Milijonske serije; globoko vlečenje nerjavnega jekla; natančne dimenzije
O1 orodna jekla	Prototipni orodja, orodja za majhne serije	57-62	Umeren	Kratke serije; dobra obdelovalnost; upogibni pločevinski listi za obrtne aplikacije

Opazite, kako količina proizvodnje vpliva na vsako izbiro. Za prototipna orodja ali kratke serije z upogibnimi pločevinami za obrtne ali podobne aplikacije majhnih količin, so lahko primerna O1 ali celo mehka jekla s površinskim kaljenjem. Pri avtomobilskih količinah proizvodnje postanejo gospodarno upravičeni D2 ali karbidni vstavki, kljub višjim začetnim stroškom.

Ogled materialov med bati in matrico

Izbira posameznih komponent ni dovolj. Na odpornost proti zlepljanju, obrabljenost in skupno življenjsko dobo orodja vpliva način, kako se materiali bata in matrice medsebojno ujemajo. Po mnenju ASM priročnika predstavlja zlepljanje tipičen vzrok obrabe orodij za globoko vlečenje. Ko podobni materiali stopita v stik pod pogoji tlaka in drsenja pri konstrukciji kovinskih izrezkov, pride do mikroskopskega zvarjanja in trganja.

Upoštevajte ta načela kombiniranja:

• Izogibajte se enaki trdosti - Če bat in matrica imata enako trdoto, se oba hitro obrabita. Določite razliko 2–4 HRC med komponentama.
• Trša komponenta se dotika kritične površine obdelovanca - Če je najpomembnejši videz zunanjega dela, naredite matrico tršo. Če je kritična notranja površina, trdnejši naj bo bat.
• Razmislite o uporabi različnih materialov - Držala listov iz brona ali aluminijeve bronce v kombinaciji z orodno jekleno matriko zmanjšajo tendenco do zlepljanja pri vlečenju aluminijastih zlitin.
• Uskladite koeficiente raztezanja - Pri natančnem globokem vlečenju kovinskih delov ohranja podobna toplotna razteznost med bati in matrico reže med izdelovalnimi serijami.
• Upoštevajte združljivost prevlek - Nekatera površinska obdelava bolje deluje na določenih osnovnih jeklih za matrice.

Površinske obdelave in prevleke za podaljšano življenjsko dobo matric

Tudi najboljša orodna jekla imajo koristi od izboljšanja površine. Glede na ASM Handbook , so možnosti vključevale površinske prevleke, kot je kromiranje, in površinske obdelave, kot sta carburizacija ali karbonitridacija za nizkozlitena jekla, ter nitridacija in prevleke s fizikalno odlaganjem iz pare (PVD) za orodna jekla. Vsaka obdelava naslavlja določene mehanizme obrabe.

Nitridiranje difuze dušik v površino jekla in ustvari trdni sloj brez dimensionalne spremembe. Kot pojasnjuje AZoM, nitridacija poveča odpornost proti obrabi in trdoto orodne površine. Še posebej primerna je za aplikacije z abrazivnimi materiali. Pri matricah za globoko vlečenje znatno podaljša življenjsko dobo pri oblikovanju prevlečenih jekel ali visoko trdnih zlitin.

Hromov plastični omaram nanese trdo, nizko trenje plast. Po podatkih AZoM trdo kromiranje znatno poveča trdoto površine in doseže vrednosti do 68 HRC. Še posebej uporabno je pri oblikovanju konstrukcijskih jekel, bakra, ogljikovih jekel in mesinga. Gladka kromirana površina izboljša iztok delov in zmanjša potrebo po mazivih.

Titanov nitrid (TiN) prevleka se nanese s fizikalnim odlaganjem iz pare, pri čemer nastane keramični sloj zlatobarvnega odtenka. AZoM navaja, da visoka trdota v kombinaciji z nizkim trenjem zagotavljuje bistveno daljšo življenjsko dobo. TiN dramatično zmanjša nevarnost zatikanja, zaradi česar je cenjena pri globokem vlečenju nerjavnega jekla, kjer lepilno obrabo orodja brez prevlek izpostavlja težavam.

Titanov karbonitrid (TiCN) ponuja tršo alternativo TiN z nižjim trenjem. Po podatkih AZoM ima dobro odpornost proti obrabi v kombinaciji z žilavostjo in trdoto. Pri aplikacijah kovinskega globokega vlečenja, ki zahtevajo tako odpornost proti abraziji kot tudi žilavost pri udarnem obremenjenju, TiCN ponuja odličen kompromis.

Titanij-aluminijev nitrid (TiAlN) odlično deluje v zahtevnih pogojih. AZoM ga opisuje kot z visoko odpornostjo proti oksidaciji in trdoti, primernim za višje hitrosti in podaljšanje življenjske dobe orodja. Pri intenzivni proizvodnji globoko vlečenih kovinskih delov, kjer se znatno generira toplota, TiAlN ohranja zmogljivost tam, kjer se druge prevleke razgrajujejo.

Ko karbidna vstavka opravičijo svojo višjo ceno

Karbidna orodja so znatno dražja od orodne jekla. Kdaj se ta naložba obrestuje? Obstaja več scenarijev, ko je karbid ekonomsko bolj ugodna izbira:

• Proizvodne količine, ki presegajo 500.000 kosov - Daljša življenjska doba karbidov omogoča porazdelitev začetne cene na dovolj veliko število kosov, kar zmanjša stroške orodja na kos
• Tehnološko natančne tolerance - Odpornost karbidov proti obrabi ohranja kritične mere dlje kot pri jeklu, kar zmanjšuje pogostost nastavitev
• Abrazivni materiali izdelkov - Jekla z visoko trdnostjo in nizko legiranjem ter nerjaveče sorte močno pospešujejo obrabo orodij iz jekla
• Operacije izravnave - Intenziven drsni kontakt med izravnavo stenice hitro uniči orodja iz jekla
• Občutljivost na prostoj - Ko prekinitve v proizvodnji stanejo več kot orodje, zanesljivost karbidov opravičuje višjo ceno

Karbid s členijo ponuja srednjo pot. Po mnenju ASM priročnika karbid s členijo zagotavlja obrabo, ki se približuje trdnemu karbidu, hkrati pa ponuja večjo žilavost in obdelovalnost. Za zapletene geometrije orodij, ki bi bile s trdim karbidom predrage, karbid s členijo ponuja odlično zmogljivost.

Količina proizvodnje in ekonomika izbire materiala

Pričakovana količina proizvodnje temeljito vpliva na odločitve o materialu. Upoštevajte naslednji napredek:

Prototip in nizka serija (pod 1.000 kosov): Mehki orodni materiali, kot so mehka jekla ali aluminij, ustrezajo za začetna preskušanja. Dovolj lahko bi bilo celo nezakalen orodno jeklo O1. Cilj je preveriti konstrukcijo izdelka, ne pa maksimizirati življenjske dobe orodja.

Srednja serija (1.000–100.000 kosov): Utrjeni orodni jekli A2 ali D2 postaneta standard. Površinske obdelave, kot so nitriranje ali kromiranje, podaljšajo življenjsko dobo brez prevelikih začetnih naložb.

Velika količina (100.000–1.000.000 kosov): Premium D2 z PVD prevlekami ali karbidnimi vstavki na mestih intenzivnega obraba. Stroški sprememb orodij med izdelavo opravičujejo višjo začetno naložbo v material.

Masovna proizvodnja (več kot 1.000.000 kosov): Karbidni vstavki, večkratni rezervni orodni kompleti in celoviti programi površinskih obdelav. Orodja postanejo kapitalska sredstva, za katera je potrebna analiza stroškov življenjske dobe.

Sodelovanje pri celovitih rešitvah za materiale orodij

Izbira materiala orodij ne obstaja izolirano. Vključena je v vsako drugo konstrukcijsko odločitev: specifikacije polmerov, silo prijemala plošče, zahteve glede površinskega stanja in proizvodni razpored. Izkušeni partnerji pri načrtovanju orodij upoštevajo izbiro materiala kot del celostnih rešitev za orodja, pri čemer uravnovešajo začetne stroške in zmogljivost v proizvodnji.

Kaj loči sposobne partnerje? Iščite inženirske ekipe, ki obravnavajo izbiro materiala že med razvojem načrta, ne šele kot dodatno misel. Možnosti za hitro izdelavo prototipov v roku le petih dni kažejo proizvodno prilagodljivost za praktično oceno različnih možnosti materialov. Stroškovno učinkovita oprema, prilagojena standardom OEM, odraža izkušnje pri usklajevanju naložb v materiale s konkretnimi proizvodnimi zahtevami.

Kompleksne zmogljivosti Shaoyija pri načrtovanju in izdelavi kalibrov ponazarjajo ta integrirani pristop. Njihova certifikacija IATF 16949 zagotavlja, da se odločitve o izbiri materiala izvajajo v skladu z dokumentiranimi postopki kakovosti. Ne glede na to, ali vaša aplikacija zahteva karbidne vstavke za proizvodnjo milijona kosov nerjavnega jekla ali gospodarno kaljeno jeklo za potrditev prototipa, storitve celovitega načrtovanja orodij ponujajo ustrezne rešitve materialov, prilagojene vašim specifičnim zahtevam.

Izbira materiala za orodje dopolnjuje vaš komplet smernic za načrtovanje orodij globinskega vlečenja. Od izračunov razmerja vlečenja prek simulacijske validacije do specifikacije materiala – zdaj imate tehnično podlago za razvoj orodij, ki dosledno proizvajajo brezhibne dele pri seriji izdelave.

Pogosto zastavljena vprašanja o načrtovanju orodij globinskega vlečenja

1. Kakšna je ustrezna reža orodja pri operacijah globinskega vlečenja?

Reža orodja naj bi bila za 10–20 % večja od debeline materiala, da se prepreči kopičenje kovine na zgornjem delu orodja in hkrati ohrani nadzor nad steno. Za material debeline 0,040 palca določite režo 0,044–0,048 palca. Ožje reže namerno izravnajo stranske stene za enakomerno debelino, medtem ko prevelike reže povzročijo krčenje sten. Strokovnjaki za načrtovanje orodij, kot je Shaoyi, uporabljajo CAE simulacije za optimizacijo reže glede na specifične materiale in geometrije ter dosegajo stopnjo odobritve ob prvem poskusu 93 %.

2. Kako izračunate velikost izrezka za globinsko vlečenje?

Izračunajte velikost osnovne plošče po načelu ohranitve prostornine: površina osnovne plošče je enaka površini končnega dela. Za valjaste kozarce uporabite formulo Rb = √[Rf × (Rf + 2Hf)], kjer je Rb polmer osnovne plošče, Rf polmer kozarca in Hf višina kozarca. Prištejte 2× debelino materiala za obrezovanje ter dodatnih 3–5 % za kompenzacijo raztezanja. Za zapletene geometrije so potrebni izračuni površine s pomočjo CAD-a za zagotovitev natančnosti.

3. Kaj povzroča gubanje in pretrganost pri globoko vlečenih delih?

Gubanje nastane zaradi premajhne sile prijemala plošče, kar omogoči tlačno izbočenje v obrobju. Pretrganost se pojavi, kadar prevelika sila prijemala ali premajhni radiji orodja onemogočijo tok materiala, kar vodi do preseženja natezne trdnosti materiala v bližini nosa bata. Rešitve vključujejo postopno prilagajanje sile prijemala, povečanje radijev bata/ognjevalnika na 4–10× debelino materiala ter izboljšanje mazanja. S simulacijami ovrednoteni dizajni preprečijo te napake že pred izdelavo orodja.

4. Koliko faz vlečenja je potrebnih za globoko vleko?

Zahtevane faze so odvisne od skupnega odstotka zmanjšanja. Pri prvem vlečenju se doseže zmanjšanje 45–50 %, pri naslednjih vlečenjih pa 25–30 % oziroma 15–20 %. Število faz izračunajte tako, da določite potrebno skupno zmanjšanje (premer izhodiščnega ploščka do končnega premera), nato pa ga delite z materialno specifičnimi omejitvami na fazo. Deli z razmerjem globine in premera, ki presega 1,0, običajno zahtevajo več faz. Načrtujte medpohodno žarjenje, kadar kumulativno zmanjšanje preseže 30–45 %, odvisno od materiala.

5. Kakšne so priporočene specifikacije za polž in matriko?

Polmer nosa bata naj bo 4–10 × debelina materiala, da se porazdeli napetost in prepreči raztrganje. Vhodni polmer kalupa zahteva 5–10 × debelino za gladko prehajanje materiala. Tanjši listi potrebujejo večje večkratnike polmera. Za material debeline 0,030"–0,060" določite polmer bata na 5–8 × in polmer kalupa na 6–10 × debelino. Deli, ki niso cilindrični, zahtevajo najmanjši notranji kotni polmer 2 × debelina, priporočljivo pa je 3–4 ×, da se zmanjša število vlečnih stopenj.