แผ่นรองเบรกแบบสเตมป์: กระบวนการ ความแม่นยำ และข้อกำหนด

สรุปสั้นๆ

การขึ้นรูปแผ่นรองเบรกด้วยวิธีการตีขึ้นรูปเป็นกระบวนการผลิตมาตรฐานในอุตสาหกรรมสำหรับสร้างโครงสร้างเหล็กพื้นฐานของผ้าเบรก โดยใช้เครื่องอัดแรงสูง (โดยทั่วไป 200T–500T) เพื่อตัดและขึ้นรูปลวดเหล็กม้วนด้วยความแม่นยำสูง แม้ว่า การตอกแบบทั่วไป จะมีความเร็วและประสิทธิภาพด้านต้นทุนสำหรับการผลิตจำนวนมาก การตัดเฉือนละเอียด กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเนื่องจากความสามารถในการผลิตขอบที่เรียบ ปราศจากความแตกร้าว และมีค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบ โดยไม่จำเป็นต้องทำการกลึงซ้ำ ระบบยึดเชิงกล (NRS) —ตะขอที่ถูกตีขึ้นรูปโดยตรงบนพื้นผิวของแผ่น—เพื่อป้องกันการแยกชั้นของวัสดุเสียดทานที่เกิดจากรอยสนิมยก คู่มือนี้จะกล่าวถึงเครื่องจักร การเลือกวัสดุ และมาตรฐานควบคุมคุณภาพที่กำหนดมาตรฐานการผลิตแผ่นรองระดับสูง

สายการขึ้นรูป: เครื่องจักรและวัสดุ

การผลิตแผ่นเบรกคุณภาพสูงเริ่มต้นขึ้นก่อนที่แม่พิมพ์จะกดลงบนโลหะเป็นเวลานาน มันเริ่มจากการเลือกวัตถุดิบที่เหมาะสม ผู้ผลิตมักใช้ม้วนเหล็กกลึงร้อน โดยเฉพาะเกรดอย่าง Q235B ซึ่งให้ความแข็งแรงดึงได้ตามที่ต้องการเพื่อต้านทานแรงเฉือนสูงที่เกิดขึ้นในระหว่างการเบรก ความแตกต่างที่สำคัญในการจัดหาวัสดุคือการเลือกใช้เหล็กแบบ "ลอกคราบและเคลือบน้ำมัน" (Pickled & Oiled) แทนเหล็กดำมาตรฐาน กระบวนการลอกคราบจะช่วยกำจัดชั้นออกไซด์ (คราบมิลล์) ซึ่งมีความสำคัญมาก เพราะคราบตกค้างใดๆ อาจนำไปสู่ปัญหาการหลุดลอกของชั้นเคลือบ และตามมาด้วยปัญหาสนิมในระยะหลังของอายุการใช้งานชิ้นส่วน

เมื่อวัสดุเข้าสู่สายการตัดขึ้นรูป ข้อกำหนดของเครื่องจักรจะขึ้นอยู่กับประเภทของยานพาหนะ ตามข้อมูลอุตสาหกรรม การผลิตแผ่นรองเบรกสำหรับรถยนต์นั่ง (PC) โดยทั่วไปต้องใช้เครื่องตอกแม่พิมพ์ความแม่นยำแบบลมอัด ในช่วง 200 ตัน . อย่างไรก็ตาม สำหรับยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์ (CV) และรถบรรทุกขนาดใหญ่ ความต้องการในเรื่องน้ำหนักรถจะสูงขึ้นมาก โดยอยู่ที่ 360T–500T หรือสูงกว่านั้นเพื่อเจาะผ่านแผ่นเหล็กที่มีความหนาเพิ่มขึ้น (สูงสุดถึง 12 มม.) การจัดเรียงสายการผลิตจะต้องเป็นไปตามลำดับที่เข้มงวด โดยเครื่องคลายขดลวดจะป้อนแถบเหล็กเข้าสู่เครื่องปรับแนว (เครื่องทำให้เรียบ) เพื่อกำจัดความโค้งจากขดลวด จากนั้นเครื่องป้อนเซอร์โวจะจัดตำแหน่งแถบเหล็กใต้แม่พิมพ์ด้วยความแม่นยำระดับไมครอน

สำหรับผู้ผลิตที่ต้องการขยายกำลังการผลิตจากต้นแบบไปสู่การผลิตจำนวนมาก การร่วมมือกับสถานที่ที่มีเครื่องกดหลากหลายขนาดจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เทคโนโลยีโลหะเส้าอี้ ให้บริการโซลูชันการขึ้นรูปโลหะครบวงจรที่ได้รับการรับรอง IATF 16949 โดยใช้เครื่องกดสูงสุดถึง 600 ตัน เพื่อผลิตชิ้นส่วนยานยนต์ที่สำคัญซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานของผู้ผลิตรถยนต์รายใหญ่ทั่วโลก ไม่ว่าคุณจะต้องการผลิตชิ้นงานต้นแบบจำนวน 50 ชิ้นอย่างรวดเร็ว หรือต้องการจัดหาชิ้นส่วนจำนวนมากหลายล้านชิ้น ศักยภาพของพวกเขาก็สามารถเชื่อมช่องว่างระหว่างตัวอย่างทางวิศวกรรมกับการผลิตปริมาณสูงได้อย่างลงตัว

การเปรียบเทียบกระบวนการ: Fine Blanking เทียบกับ Conventional Stamping

ในวงการการผลิตชิ้นส่วนเบรก การเลือกระหว่างการตัดแบบเดิมและแบบฟายน์แบล็งกิ้ง จะเป็นตัวกำหนดทั้งต้นทุนและคุณภาพของชิ้นงานสุดท้าย การตอกแบบทั่วไป เป็นกระบวนการความเร็วสูง โดยแม่พิมพ์จะกระทบลงบนโลหะ ทำให้เกิดการเฉือนประมาณหนึ่งในสามของความหนา ก่อนที่วัสดุจะแตกร้าวและหลุดออก ซึ่งจะเหลือร่องรอยลักษณะเฉพาะที่เรียกว่า "die roll" อยู่ที่ขอบด้านบน และพื้นที่แตกหักที่หยาบอยู่บนพื้นผิวที่ถูกตัด แม้ว่ากระบวนการนี้จะมีประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานทั่วไป แต่ชิ้นส่วนเหล่านี้มักจำเป็นต้องผ่านขั้นตอนรอง เช่น การขัดลบคมหรือการกำจัดเศษโลหะ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดขอบแหลมที่อาจทำลายชิ้นส่วนคาลิเปอร์เบรกอื่นๆ

การตัดเฉือนละเอียด , ในทางตรงกันข้าม ใช้กระบวนการกดแบบสามขั้นตอนที่ซับซ้อน ก่อนที่ตัวพันช์จะเคลื่อนลงมา แหวนยึดวี-ริง ("V-ring") จะกดแน่นเข้ากับแผ่นเหล็กเพื่อล็อกวัสดุให้อยู่กับที่ ในขณะที่พันช์ด้านล่างออกแรงดันขึ้นจากด้านล่าง สิ่งนี้ป้องกันไม่ให้วัสดุไหลออกจากบริเวณที่ถูกพันช์ ส่งผลให้ได้ขอบที่ตัดเรียบสมบูรณ์ มีผิวตัดสะอาด 100% และเกือบไม่มีการกลิ้งของขอบแม่พิมพ์ (die roll) ความแม่นยำระดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแผ่นรองรับที่ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างนำทางภายในคาลิปเปอร์ โดยต้องการความเรียบและมุมฉากของขอบที่ไม่สามารถประนีประนอมได้

การ ตัด ไม้ โดย เลเซอร์ กับ การ ตัด ไม้ โดย เลเซอร์

ขณะที่การตีพิมพ์ (การเจาะ) เป็นวิธีการที่โดมินิ่งในการผลิตจํานวนมาก การตัดเลเซอร์มีบทบาทสําคัญในช่วงการพัฒนา การเข้าใจเมื่อการใช้วิธีการแต่ละวิธี เป็นการตัดสินใจทางกลยุทธ์ที่สําคัญสําหรับผู้จําหน่ายรถยนต์ การชก เป็นกษัตริย์ที่ไม่มีการโต้แย้งของปริมาณ เมื่อเครื่องมือแข็ง (die) ที่ได้รับการสร้างแล้ว เครื่องพิมพ์สามารถผลิตชิ้นส่วนเป็นพันๆชิ้นต่อชั่วโมง ด้วยความสม่ําเสมอที่สมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม การลงทุนเริ่มต้นในเครื่องพิมพ์เป็นจํานวนมาก และการปรับปรุงการออกแบบต้องใช้เครื่องมือที่แพงในการแปรรูปใหม่

การตัดเลเซอร์ ให้ความยืดหยุ่นสูงสุด มันไม่ต้องการการออกแบบทางกายภาพ เพียงแค่ไฟล์ CAD ทําให้มันเหมาะสําหรับการทําต้นแบบ, หลังการขายย่อย, หรือการรับรองการออกแบบก่อนที่จะยึดมั่นในการใช้เครื่องมือแข็ง แต่มันช้ากว่ามาก ข้อมูลการผลิตแสดงให้เห็นว่าเครื่องตัดเลเซอร์ทั่วไปอาจผลิตเพียง 1,5002,000 แผ่นหลังรถโดยสารต่อการทํางาน 8 ชั่วโมง ขณะที่เครื่องพิมพ์สตริป สามารถผลิตปริมาณดังกล่าวในเวลาไม่ถึงชั่วโมง นอกจากนี้ การตัดด้วยเลเซอร์มักต้องการออกซิเจนเป็นก๊าซช่วยในการใช้เพื่อรับรองคุณภาพขอบ โดยเพิ่มค่าใช้จ่ายที่เปลี่ยนแปลงที่การตีพิมพ์ไม่เกิด

แมตริกซ์การตัดสินใจ

• ใช้เลเซอร์ตัดเมื่อ: คุณต้องการชิ้นส่วน 50 500 สําหรับการทดสอบ หรือคุณยังไม่ได้จัดวางการออกแบบ หรือคุณกําลังผลิตแอปพลิเคชั่นในตลาดหลังการขายขนาดเล็กสําหรับรถเก่า
• ใช้ Punching เมื่อ: การออกแบบถูกเสร็จสิ้น (รายละเอียดของ OEM) ปริมาณเกิน 5,000 ยูนิต และค่าใช้จ่ายต่อหน่วยเป็นตัวขับเคลื่อนหลัก

ลักษณะสําคัญ: ระบบยึดยึดกล (NRS)

การพัฒนาที่สําคัญที่สุดในการตีพิมพ์แผ่นรองรับคือการย้ายออกจากการผูกพันเฉพาะผูกพันไปยัง ระบบยึดเชิงกล (NRS) . ในกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม วัสดุที่ใช้ในการเสียดสี (ผ้าเบรก) จะถูกกาวติดเข้ากับแผ่นเหล็ก เมื่อเวลาผ่านไป ความชื้นสามารถซึมเข้าไปตามแนวการยึดติด ทำให้แผ่นเหล็กเกิดสนิม การขยายตัวของสนิมนี้ (กระบวนการที่เรียกว่า "rust jacking") จะทำให้วัสดุที่ใช้เสียดสีแยกตัวออกและหลุดออกจากแผ่นโลหะ ซึ่งถือเป็นความล้มเหลวทางด้านความปลอดภัยที่รุนแรง

เพื่อต่อสู้กับปัญหานี้ เครื่องตัดขึ้นรูปแบบทันสมัยจะติดตั้งอุปกรณ์พิเศษที่สามารถปรับเปลี่ยนผิวของแผ่นโลหะได้ โดยแทนที่จะทิ้งให้ผิวเรียบ แรงกดจะสร้างตะขอเหล็กหรือลวดลายหลายร้อยจุดที่มีทิศทางสองทางขึ้นมาจากผิวของแผ่นรองโดยตรง ตะขอเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายเวลโคร (Velcro) ที่ทำจากเหล็ก ยึดวัสดุฝืดให้อยู่กับที่อย่างมั่นคงในระหว่างกระบวนการขึ้นรูป การยึดติดทางกลนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแม้กาวจะเสื่อมสภาพหรือแผ่นโลหะเกิดการกัดกร่อน วัสดุฝืดก็ยังคงติดแน่นและรักษาความแข็งแรงต่อแรงเฉือนไว้ได้ แม้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ยานพาหนะไฟฟ้า (EV) ซึ่งพึ่งพาการเบรกด้วยแรงเสียดทานน้อยลง และมีแนวโน้มเกิดการกัดกร่อนของระบบเบรกเนื่องจากการไม่ใช้งาน

การควบคุมคุณภาพและการตรวจพบข้อบกพร่องทั่วไป

ผลลัพธ์จากสายการตัดขึ้นรูปจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพอย่างเข้มงวด โดย ความเรียบ ถือเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญที่สุด แผ่นรองที่โค้งงอหรือบิดเบี้ยวเนื่องจากปรากฏการณ์ "สปริงแบ็ค" (เหล็กพยายามดีดตัวกลับไปยังรูปทรงขดเดิม) จะทำให้เกิดการสึกหรอของผ้าเบรกไม่สม่ำเสมอและก่อให้เกิดเสียงรบกวน ผู้ผลิตจึงใช้สถานีปรับระดับและเรียบหลายขั้นตอนภายในแม่พิมพ์แบบโปรเกรสซีฟเพื่อลดปัญหานี้ โดยเป้าหมายมักอยู่ที่ความเรียบในช่วงความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 0.05 มม. ตลอดพื้นผิวทั้งหมด

ข้อบกพร่องที่พบบ่อยจากการตัดขึ้นรูป ได้แก่

• ครีบหรือขอบหยาบ: ส่วนยื่นแหลมคมที่ขอบตัด ถึงแม่ว่ารอยบัร์รเล็กน้อยจะเกิดขึ้นโดยธรรมชาติในการตัดขึ้นรูปแบบทั่วไป แต่ความสูงของบัร์รที่มากเกินไปบ่งชี้ว่าหัวตัดสึกหรอ และจำเป็นต้องบำรุงรักษาเครื่องมือทันที หรือทำการเจียรเสริม
• ไดรอลล์ (Die Roll): ขอบที่มนลงด้านข้างของพันช์ การหมุนของแม่พิมพ์ที่มากเกินไปอาจลดพื้นที่สัมผัสที่มีประสิทธิภาพสำหรับการยึดเกาะของวัสดุแรงเสียดทาน
• รอยแตก/รอยร้าว: มักเกิดจากการใช้เหล็กที่มีความสามารถในการขึ้นรูปต่ำ หรือทิศทางของเม็ดผลึกไม่ถูกต้องเมื่อเทียบกับแนวการดัด

ด้วยการควบคุมพารามิเตอร์เหล่านี้อย่างเข้มงวดและรักษาระบบเครื่องอัดขึ้นรูป ผู้ผลิตสามารถมั่นใจได้ว่าแผ่นรองเบรกทุกชิ้นจะให้ฐานที่ปลอดภัย เงียบ และทนทานสำหรับระบบเบรก

สรุป

การตัดขึ้นรูปแผ่นรองเบรกเป็นกระบวนการที่ต้องสร้างความสมดุลระหว่างแรงกดมหาศาลกับความแม่นยำในระดับจุลภาค สำหรับวิศวกรด้านยานยนต์และทีมจัดซื้อ การเลือกระหว่างการตัดขึ้นรูปแบบเดิม การตัดละเอียด (fine blanking) หรือการตัดด้วยเลเซอร์ ไม่ใช่เพียงแค่เรื่องต้นทุนเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับการสอดคล้องของวิธีการผลิตกับข้อกำหนดด้านสมรรถนะและความปลอดภัยของยานพาหนะ เมื่ออุตสาหกรรมกำลังเปลี่ยนผ่านไปสู่การขนส่งด้วยพลังงานไฟฟ้า ความต้องการในเรื่องค่าความคลาดเคลื่อนที่แคบลง และคุณสมบัติด้านการยึดเกาะเชิงกล เช่น NRS จะเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้การเลือกผู้ผลิตที่มีศักยภาพเหมาะสมมีความสำคัญมากกว่าที่เคย

คำถามที่พบบ่อย

1. แผ่นรองเบรกทำมาจากวัสดุอะไร?

แผ่นรองมักผลิตจากเหล็กกล้ารีดร้อน เช่น เกรด Q235B หรือ SAPH440 เหล็กกล้าเหล่านี้ได้รับการคัดเลือกเนื่องจากมีความต้านทานแรงดึงสูงและความทนทาน หากอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ต้องการสมรรถนะสูงหรือมีแนวโน้มเกิดการกัดกร่อน ผู้ผลิตอาจกำหนดใช้เหล็กประเภท "ปิเคิลและเคลือบน้ำมัน" เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวสะอาดปราศจากคราบออกไซด์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการยึดเกาะของวัสดุเสียดทาน

2. หากแผ่นรองผุทะลุจะเกิดอะไรขึ้น

หากแผ่นรองเกิดการกัดกร่อนอย่างรุนแรง อาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ "สนิมดัน" (rust jacking) ซึ่งหมายถึงการสะสมของสนิมใต้วัสดุเสียดทานจนทำให้วัสดุดังกล่าวหลุดออกจากพื้นผิวเหล็ก ส่งผลให้วัสดุแยกชั้นกัน (delamination) ก่อให้เกิดเสียงรบกวน การสั่นสะเทือน และความกระด้าง (NVH) ที่เพิ่มขึ้น ในกรณีร้ายแรง วัสดุเสียดทานอาจหลุดออกจากแผ่นรองทั้งหมด จนนำไปสู่การล้มเหลวของระบบเบรกโดยสิ้นเชิง

3. เพราะเหตุใดการตัดเฉือนละเอียด (fine blanking) จึงดีกว่าการขึ้นรูปแบบเดิม

การตัดเฉือนแบบไฟน์แบล็งกิ้งผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพผิวขอบยอดเยี่ยม (เรียบและตรง) และมีความคลาดเคลื่อนทางมิติแคบกว่าเมื่อเทียบกับการขึ้นรูปแบบเดิม มันช่วยกำจัด "โซนการแตกร้าว" และมักทำให้ไม่จำเป็นต้องทำการกลึงขั้นที่สอง เช่น การลบคมหรือการทำให้เรียบ จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนความแม่นยำที่ต้องการการพอดีที่ถูกต้องแม่นยำภายในคาลิปเปอร์เบรก