KRATKO

Povratno opružanje je elastična deformacija lima nakon oblikovanja, koja može izazvati dimenzione nepreciznosti kod gotovih delova. Sprečavanje ovog efekta zahteva višestran pristup. Ključne strategije uključuju mehaničke kompenzacione tehnike poput preteranog savijanja (savijanje preko ciljanog ugla), kaljenja (primena visokog pritiska na savijeni deo) i posle-stegnutosti, koja koristi elemente kao što su žigovi kako bi se stvorio napon i stabilizovao deo. Napredni metodi uključuju optimizaciju alata, korišćenje analize konačnih elemenata (FEA) za dizajn matrica i pažljiv izbor materijala kako bi se ublažila prirodna sklonost materijala da se vrati u prvobitni oblik.

Razumevanje osnovnih uzroka povratnog opružanja

У клупском штампању лимова, опружни скок је геометријска промена коју део доживљава након што се отпусти форминг притисак. Овај феномен има корен у основним особинама метала. Када се лим савија, доживљава и трајну (пластичну) и привремену (еластичну) деформацију. Спољашња површина се истеже под утицајем затегајућег напона, док се унутрашња површина компримује. Након што се алаткинг уклони, ослобађа се акумулирана еластична енергија, услед чега материјал делимично повраћа свој првобитни облик. Ово повратно ширирење је опружни скок, који може довести до значајних одступања од проектованих спецификација.

Неколико кључних фактора директно утиче на интензитет опружног скока. Најважније су особине материјала; метали са високим односом границе еластичности према Јанговом модулу, као што су напредни челици високе чврстоће (AHSS), акумулирају више еластичне енергије и стога показују израженији опружни скок. Како је напоменуто у техничком водичу компаније ETA, Inc. , ово је примарни разлог због ког савремени материјали за олакшавање представљају веће изазове у производњи. Дебљина материјала такође има утицај, јер дебљи лимови генерално показују мање опружне деформације због већег волумена који пролази кроз пластичну деформацију.

Геометрија делова је још један кључни фактор. Компоненте са великим полупречницима савијања, комплексним кривинама или оштрим угловима су подложније опружним деформацијама. На крају, параметри процеса – укључујући притисак при клинчању, карактеристике матрице и подмазивање – сви доприносе коначном облику. Лоше дизајнирана матрица или недовољан притисак могу довести до тога да материјал није потпуно обликован, што резултира превеликим еластичним опружанијем. Разумевање ових основних узрока је први корак ка спровођењу ефикасних стратегија спречавања и компензације.

Примарне технике компензације: Пресавијање, Калибровање и Растезање након обраде

Како би се сузило опруживање, инжењери користе неколико добро успостављених механичких техника. Ове методе делују тако што или компенсирају очекивану промену димензија или мењају стање напона у материјалу како би се минимализовао еластични повратак. Свака техника има специфичне примене и компромисе.

Preterano savijanje најинтуитивнији је приступ. Подразумева намерно обликовање дела под оштрији угао него што је потребно, с предвиђањем да ће се вратити у исправну коначну димензију. Иако је поједностављен по концепту, често захтева значајно пробање и погрешке ради постизања савршенства. Otpremanje , познат и као доње ковачење или уклестивање, подразумева примена веома великог притисног напона на полупречник савијања. Ова интензивна притиска пластично деформише структуру зрна материјала, трајно фиксира савијање и драстично смањује еластичне деформације које изазивају опруживање. Међутим, ковачење може учинити материјал тањим и захтева већи тонаж пресе.

Posle istezanja је веома ефикасна метода за контролу угаоних промена и закривљености страничних зидова, нарочито код сложених делова направљених од AHSS. Како је детаљно описано од стране Упутства за АХСС , ова техника примењује напон у равни дела након основне операције обликовања. Ово се често постиже помоћу карактеристика које се називају стубови у матрици, који фиксирају флангу и истежу странични зид дела за најмање 2%. Ова акција мења расподелу напона из мешавине затезних и притисних сила у скоро искључиво затезне, што значајно смањује механичке силе које изазивају отпуштање (спрингбек). Резултат је део са већом димензионалном стабилношћу.

Упоредба примарних метода компензације спрингбека

Napredne strategije: projektovanje alata i optimizacija procesa

Pored direktnih metoda kompenzacije, proaktivna prevencija kroz inteligentno projektovanje alata i procesa ključna je za upravljanje otpuštanjem, posebno kod zahtevnih materijala poput AHSS. Sam dizajn matrice predstavlja moćan alat. Parametri poput zazora matrice, radijusa žiga i korišćenja vučnih žlebova moraju se pažljivo optimizovati. Na primer, manji zazor matrice može ograničiti neželjeno savijanje i ispravljanje, čime se smanjuje otpuštanje. Međutim, preterano oštri radijusi žiga mogu povećati rizik od smicanja pucanja kod materijala visoke čvrstoće.

Savremena proizvodnja sve više zavisi od simulacija kako bi unapred rešila probleme povratnog savijanja. Kompenzacija dizajna kalupa, vođena analizom konačnih elemenata (FEA), sofisticirani je pristup kod kojeg se ceo proces kalupiranja simulira radi tačnog predviđanja povratnog savijanja gotovog dela. Ovi podaci se zatim koriste za izmenu geometrije kalupa, stvarajući kompenzovanu površinu alata. Kalup namerno formira „pogrešan“ oblik koji se povratnim savijanjem vrati u tačan, željeni oblik. Ova strategija vođena simulacijom drastično smanjuje skupu i dugotrajnu fazu fizičkog testiranja. Vodeći proizvođači specijalizovane opreme, kao što su Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. , koriste napredne CAE simulacije da isporuče visoko precizne automobilske kalupe za dubinsko vučenje koji već od samog početka uzimaju u obzir ove složene ponašanja materijala.

Још једна напредна стратегија је оптимизација процеса. Топло клеткање, односно хладњење под притиском, трансформисани процес је који елиминише ефекат опруживања по замисли. У овом методу, загрејана челична заготовка се загреје на преко 900°C, обликује, а затим брзо хлади у оквиру матрице. Овај процес ствара потпуно ојачану мартензитну микроструктуру, чиме се добија део од ултра високе чврстоће са практично никаквим опруживањем. Иако је веома ефикасан, топло клеткање захтева специјализовану опрему и има дуже циклусно време у поређењу са хладним клеткањем. Друге измене процеса, као што је активна контрола силе везивног дела, омогућавају варијабилну примену притиска током хода пресе, стварајући ефекат накнадног истезања ради стабилизације дела без потребе за физичким жлебовима.

Улога дизајна производа и избора материјала

Борба против скока назад почиње дugo пре израде матрице — она започиње пројектовањем производа и одабиром материјала. Геометрија самог дела може бити конструисана тако да се успостави отпор према ослобађању еластичних напона. Како објашњава EMD Stamping, избегавање наглих промена облика може смањити склоност ка отпорном деловању. Штавише, увођење стифених карактеристика попут гуштера, вертикалних жлебова или корак-фланшева може механички закључати еластична напрезања у делу, спречавајући га да се деформише након формирања. Ове карактеристике додају чврстоћу и помажу у одржавању жељеног облика.

На пример, додавање вертикалних жлебова на бочне зидове дела У-канала може значајно смањити и угаоно скретање и закривљеност утврђивањем структуре. Смернице за AHSS објављују примере овога на аутомобилским деловима као што су B-стубови и утврђења предњих греда. Међутим, пројектанти морају бити свесни компромиса. Иако ове карактеристике фиксирају еластична напрезања, истовремено стварају остатна напрезања у делу. Ова напрезања могу бити ослобођена током наредних операција као што су исецање или заваривање, што може изазвати нова изобличења. Стога је од суштинског значаја симулирати цео процес производње како би се предвидели ови ефекти у наставку процеса.

Избор материјала је основни корак. Одабир материјала са нижом еластичношћу или већом обликовношћу може у корену смањити проблем повратног ефекта (спрингбек). Иако захтев за лакшим конструкцијама често захтева употребу челика високе чврстоће, разумевање карактеристика различитих класа је од суштинског значаја. Сарадња са добављачима материјала и коришћење података о обликовности могу помоћи инжењерима да одаберу материјал који равнотежи захтеве за чврстоћом и изводљивошћу производње, чиме се постављају основе за предвидљивији и контролисанији процес штампaња.

Često postavljana pitanja

1. Како избећи ефекат повратка код лимова?

Да бисте избегли ефекат повратка, можете користити неколико техника. Подврстањем полупречника савијања високом компресивном силом кроз ковачки процес или доње улегнуће пластично деформишете материјал како бисте минимизовали еластични повратак. Друге методе укључују пресавијање, примена растерећења након обраде (пост-истегнуће), оптимизацију дизајна матрице са одговарајућим зазорима и полупречницима, као и у неким случајевима коришћење топлоте током процеса обликовања.

2. Како се може минимизовати повратак?

Повратак се може минимизовати одабиром одговарајућих материјала са нижом границом чврстоће приликом разvlaчења, конструисањем делова са карактеристикама које додају чврстоћу (као што су жлебови или фланци) и оптимизацијом процеса клатнања. Кључне измене процеса укључују коришћење техника као што су пресавијање, ковање и осигуравање да је део потпуно обликован. Напредне методе попут активне контроле силе везива и коришћења симулације за прављење компензованих алата такође су веома ефикасне.

3. Шта узрокује повратак?

Povratna elastičnost uzrokovana je elastičnim oporavkom materijala nakon operacije oblikovanja. Kada se metal savija, dolazi do plastične (trajne) i elastične (privremene) deformacije. Unutrašnji naponi koji nastaju tokom oblikovanja — zatezni na spoljašnjoj površini i sabijanje na unutrašnjoj površini — nisu potpuno relaksirani. Kada se alat za oblikovanje ukloni, ovi preostali elastični naponi uzrokuju da se materijal delimično vrati u svoj prvobitni oblik.

4. Šta je pravilo 4T za lim?

Pravilo 4T je smernica za projektovanje koja se koristi kako bi se sprečile deformacije ili pukotine blizu savijanja. Ono navodi da svaka karakteristika, kao što je rupa ili prorez, treba da bude udaljena najmanje četiri puta debljina materijala (4T) od linije savijanja. Ovo osigurava da materijal oko karakteristike ne bude oslabljen ili izobličen usled napona pri operaciji savijanja.