KRATKO

Тачно izračunavanje jačine prese za auto delove zahteva različite pristupe za hladno kaljenje metala i prešovanje pod pritiskom, sa važnim upozorenjem u vezi savremenih materijala. Za hladno kaljenje metala, osnovna formula je Тонажа = Обим × Дебљина × Чврстоћа на смицање . Međutim, standardni proračuni opasno netačni kod naprednih čelika visoke čvrstoće (AHSS), gde veće zatezne čvrstoće i očvršćivanje pri deformaciji mogu povećati potrebnu silu 3–5 puta u odnosu na meki čelik.

Za primenu prešovanja pod pritiskom, glavna formula je Sila stezanja = Projekcioni presek × Faktor stezanja (najčešće 2–5 tona/in² u zavisnosti od debljine zida). Inženjerski timovi moraju proveriti ne samo maksimalnu silu, već i енергетски капацитет (energiju zamajca) kako bi se sprečilo zaustavljanje prese tokom dubokog izvlačenja. Uvek validirajte proračune konačnom analizom elemenata (FEA) pre konačnog oblikovanja kalupa.

Paradigmin promena kod AHSS: Zbog čega stari proračuni nisu tačni

У аутомобилској индустрији, прелазак са меког челика на напредни високочврсти челик (AHSS) учинио је прорачуне из 1980-их година по принципу „палца“ застарелим. Док су традиционална правила (као што је дужина × дебљина × константа) била функционална за опште носаче, они представљају значајне ризике по безбедност код модерних структурних делова као што су B-стубови или јачања шасије.

Челици AHSS категорије, као што су Dual Phase (DP) и челици треће генерације, редовно имају границу чврстоће на затег предушт од 1180 MPa. Ово уноси „ефекат множења“, при чему сила потребна за сечење или обликовање материјала не расте линеарно. Упутства за АХСС упозоравају да конвенционалне процене често потцењују потребну снагу пресе, што може довести до застоја пресе или катастрофалних оштећења оквира.

Штавише, инжењери морају узети у обзир Оптврђивање деформисањем . Za razliku od mekog čelika, koji održava relativno konstantno ponašanje, AHSS znatno povećava čvrstoću tokom deformacije. Materijal koji počinje sa čvrstoćom na granici elastičnosti od 980 MPa može porasti za više od 100 MPa tokom procesa oblikovanja. Stoga će presa izabrana isključivo na osnovu početnih karakteristika materijala često biti bez potrebne energijske krive da završi hod, čak i ako njena naznačena maksimalna sila deluje dovoljno.

Deo 1: Proračun sile za kaljenje metala

Za strukturne delove vozila, tačan proračun sile počinje od fizike smicanja i zatezne čvrstoće. Proračun se razlikuje u zavisnosti od toga da li je operacija rezanja (izbadavanje/probadanje) ili oblikovanja (vučenje/savijanje).

Osnovna formula: Izbadavanje i probadavanje

Osnovna formula za izračunavanje sile potrebne za sečenje lima je:

T = L × t × Ss

• Т = Tonaža (sila koja je potrebna)
• Л = Ukupna dužina reza (obim)
• т = Дебљини материјала
• СС = Čvrstoća na smicanje materijala

Ključna korekcija materijala За стандардни меки челик, смичућа чврстоћа се често процењује на 80% чврстоће на затезање. Међутим, за високо чврсте аутомобилске легуре, неопходно је консултовати се са сертификатом произвођача. Коришћење општег константног фактора овде је најчешћи узрок недовољне величине преса.

Исправка за одвајање и сигурносни фактор

Сила резања је само део једначине. Морате додати Сила одвајања —силу потребну да би се извукла матрица из материјала, који се чврсто држи због ефекта опружавања. За напредне високочврсте челике (AHSS), сила одвајања може достићи 20% силе резања. Стога, укупна потребна сила ($T_{total}$) треба генерално да се израчуна као:

$T_{total} = T_{cutting} \times 1.20$ (сигурносни и одвајајући фактор)

Примена у производњи

Када се пређе са теоријског прорачуна на физичку производњу, могућности опреме постају ограничавајући фактор. За произвођаче који прелазе са брзог прототипирања на масовну производњу, избор партнера са разноврсним капацитетима пресова је од кључне важности. Компаније попут Shaoyi Metal Technology користе се пресе до 600 тона како би се испуниле високе захтеве у вези силе за аутомобилске контролне кракове и потпоре, осигуравајући да теоријски прорачуни одговарају извођењу сертификованом по IATF 16949.

Део 2: Убризгавање - Тежина чврстила

Иако метално клатње доминира дискусијом о шасији, значајан део „аутомобилских делова“ подразумева унутрашње и естетске компоненте које се производе убризгавањем. Овде је кључни параметар тежина чврстила — сила потребна да би се одржала затворена форма против притиска убризгавања.

Формула пројектоване површине

Индустријски стандардна формула за процену силе чврстила је:

F = A × CF

• Ф = Сила чврстила (Тони)
• А = Укупна пројектована површина (укључујући канале)
• ЦФ = Фактор чврстила (Тони по квадратном инчу/cm)

Специфичности за аутомобилску индустрију: Танки зидови и висок проток

Стандардне потрошачке пластике могу користити фактор стега од 2–3 тона по квадратном инчу. Међутим, аутомобилске компоненте као што су бампери или танкозидни инструментски панели обично захтевају више притиске убризгавања да би се шупљина испунила пре него што материјал замрзне. RJG Inc. напомиње да за ове захтевне примене фактор стега често треба повећати на 3–5 тона по квадратном инчу . Додатно, треба додати сигурносну маргину од 10% како би се спречило исцежење и осигурало да преса ради у стабилном опсегу, а не на својој апсолутној граници.

Напредно димензионисање: Енергија против вршне тонаже

Уобичајена грешка приликом избора аутомобилских преса је мешање Оцене тонаже са Енергетски капацитет . Прес од 500 тона може доставити само 500 тона силе близу самог дна хода (доња мртва тачка). Ако ваш аутомобилски део захтева дубоко вучење (нпр. маслени панч од 4 инча), формирање почиње неколико инча изнад дна.

На овој висини, механичка предност пресе је нижа, а доступна тонажа је знатно смањена. Још критичније, дубоко вучење троши огромну количину енергије из маховика. Ако енергија потребна за померање метала премаши сачувану кинетичку енергију маховика, преса ће стати, без обзира на свој рејтинг тонаже. Произвођач истиче да је игнорисање "криве тонаже" примарни узрок прегоревања мотора и кварова квачила у аутомобилској штампи.

Опасност од реверзне тонаже

Поступци исецања високотрајних материјала тренутно ослобађају огромну количину енергије када материјал прслине. То ствара "реверзну тонажу" (или продире), шаљући ударне таласе назад кроз конструкцију пресе. Док стандардне пресе подносе реверзне оптерећења отприлике 10% капацитета, резање AHSS-а може генерисати реверзна оптерећења већа од 20%. Ова понављајућа ударна замора пуца рамове пресе и уништава осетљиву електронику. Често су неопходни хидраулични успоравачи или специјализоване серво пресе како би се ублажио овај ризик.

Улога симулације (AutoForm/FEA)

С обзиром на варијабилност чврстоће услед хладне деформације, коефицијенте трења и сложене геометрије, ручни прорачуни треба посматрати као процене, а не као коначне спецификације. Водећи добављачи за аутомобилску индустрију сада захтевају употребу софтвера за анализу методом коначних елемената (FEA), као што је AutoForm, при коначном избору пресе.

Симулација пружа увид у ствари које формуле не обухватају, попут:

• Активне силе држача Променљива сила потребна за удржавање лима у положају током вучења.
• Мапе локалног утврђивања Визуелизација тачних места где долази до скока чврстоће материјала током формирања.
• Еволуција трења Како распад мастила утиче на потребну снагу у току радног хода.

Према Симулација клупкања , дигитална верификација процеса спречава неподношљиве трошкове "слома матрица" током физичке пробе. Ради потреба понуде, увек користите горњу границу резултата симулације како бисте узели у обзир варијације материјала у серијама.

Инжењерска исправност приликом прорачуна тонаже

Маргин за грешку приликом прорачуна тонаже пресе за аутомобилске делове је нестао. Увођење легура високе чврстоће значи да недовољна величина пресе више није само мали проблем ефикасности — већ катастрофални ризик по машине и безбедност. Инжењери морају да одустану од статичких формула и пређу на динамично разумевање понашања материјала, кривих енергије и података симулације.

Строгом разлика између вршног оптерећења и капацитета енергије, као и верификацијом резултата помоћу FEA-а, произвођачи могу заштитити своју имовину и обезбедити испоруку безгрешних компоненти. У оваквим захтевним условима, прецизност није само циљ; већ једино оперативно правило.

Често постављана питања

1. У чему је разлика између хидрауличне и механичке снаге пресе?

Хидрауличне пресе могу да испоруче пуну номиналну снагу у било којој тачки хода, због чега су идеалне за дубоко вучење где је сила потребна раније. Механичке пресе могу да испоруче пуну снагу само близу доње тачке хода (доња мртва тачка) и ограничава их енергија маховика на вишим позицијама.

2. Како дебљина материјала утиче на прорачун снаге пресе?

Снага пресе је директно пропорционална дебљини материјала при операцијама исецања. Удвоштавање дебљине удвостручује потребну силу. Међутим, при савијању и обликовању, повећање дебљине експоненцијално повећава силу, често захтевајући прилагођавање ширине отвора матрице како би се управљало оптерећењем.

3. Зашто је неопходан сигурносни маргин за снагу пресе?

Препоручује се сигурносни маргин од 20% како би се узеле у обзир варијације материјала (као што су дебље серије са фабрике), хабање алата (турпије за резање захтевају већу силу) и како би се спречило рад пресе на максималном капацитету, што убрзава хабање оквира и погонског система.