POVZETEK

Gozdene na kovinskih žigu so predvsem posledica tlakovnih obodnih napetosti v obročnem območju, ko se premer ploščka zmanjša na premer skodelice. Ko material ne more sam v sebe stisniti, pride do izbočanja.

Najučinkovitejša preprečevalna metoda je uporaba pravilnega Silo držala izrezka (BHF) da omeji pretok materiala, ne da bi povzročilo raztrganje. Pri jeklu je tlak približno 2,5 N/mm² standardna izhodiščna vrednost. Sekundarne kontrole vključujejo uporabo vlečni rebri za mehansko omejitev pretoka v kompleksnih območjih ter zagotavljanje, da so polmeri orodij optimizirani (ne preveliki), da se ohrani napetost. Obratovalci morajo dati prednost uravnoteženju upora pretoku glede na mejni vlečni razmerje (LDR) materiala.

Fizika gozdene: Zakaj se kovina izboči

Za učinkovito preprečevanje nastanka gub morajo inženirji najprej razumeti mehanizem tlačne nestabilnosti . Pri globokem vlečenju se ravna izrezka preoblikuje v tridimenzionalno obliko. Ko material prehaja iz zunanjega roba izrezka proti votlini orodja, se obseg zmanjšuje. To zmanjšanje prisili material k tangencialnemu stiskanju (obročni napetosti). Če te tlačne napetosti presežejo kritično napetost izbočenja materiala, se kovina valovito izoblikuje ali prepogne, kar povzroči nastanek gub.

Temu pojavu vladajo Omejitveno razmerje vlečenja (LDR) —razmerje med premerom izrezka in premerom bati. Ko je izrezek glede na bat prevelik, količina materiala, ki se »zbira« na robu, postane neobvladljiva, kar vodi do hudih debelejšin. Če reža med ploskvijo orodja in prijemalom izrezka ni strogo nadzorovana, da bi omogočila to debelejšo (običajno dovoljena je le 10–20 % reža nad nazivno debelino), se material izboki v prazni prostor.

Gozdovitost se pojavlja v dveh glavnih oblikah: Gozdovitost robu (prvega reda), ki se pojavi v območju pod prijemalom, in Gozdovitost stene (drugega reda), ki se pojavi v nepodprtem območju med polmerom kalibrsko ploščo in polmerom bata. Ugotavljanje, kje se gubanje začne, je prvi korak pri diagnostiki: gubanje roba kaže na premajhen tlak prijemala, medtem ko gubanje stene pogosto kaže na prevelike die polmere ali slabo ujemanje materiala.

Glavna rešitev: Optimizacija sile držala plošče (BHF)

The Držalo pločevine (ali prijemalo) je glavna nadzorna spremenljivka za preprečevanje gub. Njena funkcija je, da nanese dovolj tlaka na rob, da prepreči izbočanje, hkrati pa omogoči pretok materiala v kalibro. Če je tlak prenizek, nastanejo gube; če pa je previsok, se material raztrga, ker se ne more pretakati.

Glede na industrijske standarde se zahtevani specifični tlak zelo razlikuje glede na vrsto materiala. Praktično pravilo za začetno nastavitev je:

• Jekla: ~2,5 N/mm²
• Bakrove zlitine: 2,0 – 2,4 N/mm²
• Zlitine aluminija: 1,2 – 1,5 N/mm²

Inženirji morajo izračunati zahtevano silo na podlagi projicirane površine flanca pod pripenjalom. Priporočljivo je dodati varnostni faktor približno 30 % k temu izračunu v fazi načrtovanja, saj je lažje zmanjšati tlak na stiskalnici kot ustvariti več sile, kot to omogoča konstrukcija.

Pri zapletenih delih je enakomeren tlak pogosto nezadosten. Napredne nastavitve uporabljajo sistem spremenljivega tlaka (hidravlični ali dušikovi jastki), ki lahko prilagajajo silo med celotnim potekom gibanja – na začetku uporabijo visok tlak za nastavitev flanca in ga nato zmanjšujejo, ko se del bolj izgloblja, da preprečijo raztrganje. Uporaba stojniki aLI izravnalnih blokov (stopenjskih blokov) je ključna za ohranjanje natančne reže, ki je nekoliko debelejša od materiala, kar zagotavlja, da pripenjalo pločevine ne zdrobi, temveč jo le omejuje.

Kontrole oblikovanja orodja: Vlečne rebra in polmeri

Ko tlak sam po sebi ne more nadzorovati pretoka materiala—kar je pogosto primer pri nesimetričnih avtomobilskih delih— vlečni rebri so zahtevana inženirska rešitev. Vlečne rebra so izbočene rebra na prijemalu, ki prisilijo material, da se upogne in raztegne, preden vstopi v kalibrirno votlino. Ta mehanska akcija ustvari zadrževalno silo, ki je neodvisna od trenja, kar omogoča natančen lokalni nadzor pretoka.

Geometrija radija orodja je enako kritična. Premajhen radij omejuje pretok in povzroči razpoke, radij, ki pa je prevelika zmanjšuje stikalno površino in učinkovit napetost na flanecu, kar spodbuja prekomeren pretok materiala in nastanek gub. Radij orodja mora biti popolnoma poliran in geometrijsko natančen, da se ohrani »sladka točka« napetosti.

Poleg tega je pomembna tudi togost orodja samega. Če je podnožje orodja ni dovolj debelo, se lahko upogne pod obremenitvijo, kar povzroči neenakomerno porazdelitev tlaka. Vodilni pine morajo biti dovolj trdni, da preprečijo kakršno koli stransko premikanje zgornje in spodnje orodja, kar bi povzročilo neenakomeren zračni rež in lokalno zmatkanje.

Procesne spremenljivke: Mazanje in izbira materiala

Trenje je pri globokem vlečenju dvostrisko orožje. Medtem ko smazovanje je bistveno za preprečevanje zaleganja in razpočevanja, prekomerna maznost (preveč drsenje) dejansko lahko poslabi zmatkanje če tlak BHF ni povečan, da bi to kompenziral. Material teče tako enostavno, da podložnik ne more ustvariti dovolj trenja za zadržati silo zmatkanja. Zagotovite, da je mazilo enakomerno nanosljeno in da so šobe pritrjene v določen položaj.

Lastnosti materiala tudi določajo okno procesa. Pri uporabi nerjavnega jekla zamenjava standardnih 304z 304L lahko znatno izboljša oblikovalnost. 304L ima nižjo mejo plastičnosti (približno 35 KSI v primerjavi s 42 KSI pri 304), kar pomeni, da manj upira toku in počasneje trdi zaradi obdelave, s čimer zmanjša silo, potrebno za ohranjanje ravnosti. Vedno preverite, ali je osnovni material določen kot »kakovost za globoko vlečenje« (DDQ), da se anizotropija zmanjša na najmanjšo mogočo mer.

Tudi pri popolnem načrtovanju je fizična zmogljivost vašega proizvajalskega partnerja dejavnik, ki omejuje možnosti. Pri visokokolutnih avtomobilskih komponentah, kot so npr. krmilni rokavi ali podokvirji, je natančnost neizogibna. Proizvajalci, kot je Shaoyi Metal Technology uporabljajo prese z nosilnostjo do 600 ton in certifikat IATF 16949, da premostijo vrzel med hitrim prototipiranjem in serijsko proizvodnjo. Sodelovanje s strokovnjakom zagotovi, da se teoretični izračuni BHF-ja ujemajo z dejansko zmogljivostjo opreme, s čimer se napake preprečijo že preden dosežejo sestavno linijo.

Kontrolni seznam za odpravljanje težav: Postopkovni protokol po korakih

Ko na proizvodni liniji nastopijo gube, sledite temu sistematičnemu diagnostičnemu postopku, da določite koreninski vzrok:

1. Preverite stiskalno napravo: Preverite obrabljene vodnike ali neparavilnost batu. Če bat ne pada ravno, bo porazdelitev tlaka neenakomerna.
2. Preverite specifikacije materiala: Ali je materialna debelina enotna? Izmerite rob tuljave; celo spremembe 0,003 palcev lahko vplivajo na vrzel v podprtniku.
3. Preverite razmike: Ali nastavljajo ustavni bloki pravilno vrzel? Če so obrabljeni ali razrahljani, se podprtnik morda že »dno«, preden se uporabi sila na pločevino.
4. Postopoma prilagodite tlak podprtnika: Povečajte tlak podprtnika v majhnih korakih. Če gube še vedno obstajajo, vendar pride do razpočenja, ste preveč zožili procesno okno – preverite vlečne rebra ali spremembe v mazanju.
5. Preglej mazanje: Preverite, ali je mešanica maziva preveč koncentrirana ali preveč obilno nanosljena na obrobnem območju.
6. Preverite površino orodja: Poiščite zareze na vlečnih grebenih ali radijih, ki bi lahko povzročile neenakomeren vlek.

Obvladovanje pretoka

Preprečevanje krčenja ni povezano s prenehanjem sile, temveč z njenim natančnim upravljanjem. Zahteva celostni pristop, ki uravnoveša fiziko obročnega napetosti z inženirskimi nadzornimi ukrepi sile prijemala plošče, geometrije orodja in izbire materiala. Če postopek žigosanja obravnavamo kot sistem medsebojno povezanih spremenljivk namesto ločenih korakov, lahko proizvajalci dosežejo dosledne, brezhibne globoko vlečene dele.

Uspeh skriva v podrobnostih: natančen izračun tlaka v N/mm², strateška postavitev vlečnih grebenov ter disciplina pri vzdrževanju stanja stiskalke in orodja. Z ustreznimi nadzornimi ukrepi je mogoče zanesljivo oblikovati tudi najbolj zapletene geometrije.

Pogosta vprašanja

1. Kako izračunam pravilno silo prijemala plošče?

Izračun osnove vključuje množenje površine prirobe (pod prijemalom) s specifičnim tlakom, potrebnim za material. Za mehko jeklo uporabite približno 2,5 N/mm² (MPa). Vedno dodajte varnostni dodatek (npr. +30 %) k zahtevani zmogljivosti prese, da omogočite prilagoditve med preskusnim poganjanjem.

2. Ali lahko preveč maziva povzroči zmanjšanje?

Da. Mazivo zmanjšuje trenje, ki je ena od sil, ki omejuje pretok materiala. Če se trenje znatno zmanjša brez ustrezne povečave sile prijemala, se material lahko premalo omejeno vleče v orodno votlino, kar lahko povzroči izbočenje in gube.

3. Kaka je razlika med zmanjševanjem in raztrganjem?

Zmanjševanje in raztrganje sta nasprotni obliki okvare. Zmanjševanje je posledica prekomernega tlačnega napetostnega stanja in nezadostne omejitve pretoka (ohlapnega materiala). Raztrganje (razcepljenje) je posledica prekomernega vlečnega napetostnega stanja in prevelike omejitve pretoka (napetega materiala). Cilj žagarskega podjetja je najti »okno procesa« med tema dvema napakama.