Kesme ve Delme Kalıp Tasarımının Temel İlkeleri

Özet

Kesme ve delme kalıp tasarımı, sac metallerin hassas şekilde kesilmesi ve delinmesi için sağlam pres takımlarının oluşturulmasına odaklanan özel bir mühendislik disiplinidir. Başarı, kesme kuvvetlerinin doğru hesaplanmasına, takım malzemelerinin stratejik seçimine ve gelişmiş tasarım tekniklerine bağlıdır. Temel hedefler, malzeme stresini etkili bir şekilde yönetmek, minimum çapakla temiz kesimler elde etmek ve kalıp setinin kullanım ömrünü ve doğruluğunu en üst düzeye çıkarmaktır.

Kesme ve Delme İşlemlerinin Temelleri

Sac metal imalat dünyasında, kenar temizleme ve delme, bir parçanın nihai geometrisini belirleyen temel kesme işlemleridir. Genellikle benzer süreçlerle birlikte ele alınmalarına rağmen, bunların her biri farklı işlevler görür. Kenar temizleme, basılmış bir parçanın dış kenarındaki fazla malzemenin kaldırılarak nihai profiline kavuşmasını sağlayan bir süreçtir. Delme işlemi ise, parçanın çevresi içindeki malzemenin çıkarılarak içsel özelliklerin (delikler veya yuvalar gibi) oluşturulmasını içerir. Her iki işlem de, bir zımba ve kalıp kesme kenarlarında aşırı gerilimin yoğunlaşarak malzemenin temiz bir şekilde kırılmasına neden olduğu kesme eylemine dayanır.

Mekanik olarak kesilmiş bir kenarın kalitesi dört bölge ile karakterize edilir: kıvrılma, parlak yüzey, kırık ve çapak. Bu, kaynaklardan alınan kılavuzlarda ayrıntılı olarak belirtildiği gibi, AHSS Kılavuzu yüksek mukavemetli çelikler için ideal kenar, sonraki şekillendirme işlemlerinde çatlakların önlenmesi açısından kritik olan belirgin bir parlak bölge ve düzgün bir kırılma bölgesine sahiptir. Bu temel prensipleri anlamak, tutarlı ve yüksek kaliteli bileşenler üreten bir takım tasarlamak için ilk adımdır.

Rollerini açıklığa kavuşturmak amacıyla bu işlemlerin diğer yaygın kesme süreçleriyle karşılaştırılması faydalıdır. Delme, matkap deliği açmaya benzer ancak çıkarılan malzeme (parça) istenen parçadır; buna karşılık matkap delme işleminde parça hurda kabul edilir. Kesme, iki bıçak arasında sac metal üzerinde düz bir çizgi boyunca yapılan daha genel bir terimdir. Her işlem, istenen sonuç ve üretim süreci içindeki yerine bağlı olarak seçilir.

Kalıp Tasarımının Temel İlkeleri ve Ana Hesaplamalar

Etkili kalıp tasarımı, mühendislik ilkelerine dayalı, verilere dayalı bir süreçtir. Herhangi bir modelleme işlemine başlamadan önce, tasarımcılar aracın çalışma kuvvetlerine dayanabileceğinden ve seçilen pres içinde güvenilir şekilde çalışabileceğinden emin olmak için kritik hesaplamalar yapmalıdır. En temel hesaplama, presin sağlaması gereken tonajı belirleyen kesme kuvveti içindir. Formül genellikle şu şekilde ifade edilir: Kesme Kuvveti (F) = L × t × S , burada 'L' toplam kesim çevresinin uzunluğu, 't' malzeme kalınlığı ve 'S' malzemenin kayma mukavemetidir.

Kesme kuvvetinin doğru bir şekilde belirlenmesi, genellikle %20-30'luk bir güvenlik payı ile yeterli tonaja sahip bir pres seçmek açısından hayati öneme sahiptir. Bir diğer kritik faktör ise zımba ile kalıp açıklığı arasındaki boşluk olan kalıp aralığıdır. Tarafından hazırlanan kapsamlı bir kılavuzda belirtildiği gibi Jeelix , optimal aralık, malzeme kalınlığının her tarafında tipik olarak %5-12 arasında olur. Yetersiz aralık, kesme kuvvetini ve takım aşınmasını artırır; buna karşılık fazla aralık büyük çapaklara ve düşük kaliteli bir kenara neden olabilir. İleri yüksek mukavemetli çelikler (AHSS) için bu aralıklar, dahil edilen daha yüksek gerilmeleri yönetebilmek adına genellikle artırılmalıdır.

Kalıp bileşenlerinin kendisi için malzeme seçimi başka bir temel prenstir. Zımbalar ve kalıp gömme elemanları, darbe altında çatlama önlenmesi için aşınma direnci ve tokluk açısından sertlik dengesine sahip olmalıdır. Genel uygulamalar için yaygın seçimler D2 ve A2 takım çelikleridir, ancak yüksek hacimli üretim veya aşındırıcı malzemelerle çalışma durumunda toz metalurjisi çelikleri veya karbür gerekebilir. Seçim süreci maliyet ile performans arasında bir uzlaşma içerir ve kalıbın ömrünü maksimize etmeyi ve bakım nedeniyle oluşacak durma süresini en aza indirmeyi amaçlar. Otomotiv sektörü gibi karmaşık uygulamalarda uzmanlık almak çok önemlidir. Şirketler gibi Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. otomotiv sac pres kalıplarında uzmanlaşmıştır ve sağlam ve verimli kalıp çözümleri sunmak için gelişmiş simülasyonlar ve malzeme bilgisinden yararlanır.

Kesme ve Delme Kalıp Setinin Anatomisi

Bir kalıp tek parça bir çelik blok değil, her birinin belirli bir işlevi olan birbirine bağlı bileşenlerin oluşturduğu hassas bir montajdır. Bu yapıyı anlamak, etkili kalıp tasarlamak, üretmek ve bakımlarını yapmak açısından kilit öneme sahiptir. Tüm montaj, üst ve alt kalıp plakalarından (veya tabanlarından) oluşan ve yönlendirme pimleri ile burçlarla hizalanan bir kalıp seti içine yerleştirilmiştir. Bu temel sistem, yüksek hızda çalışma sırasında kalıbın üst ve alt yarısının mikron düzeyinde hizalanmasını sağlar ve bu da hasarı önlemek ile parça tutarlılığını korumak açısından hayati öneme sahiptir.

Temel çalışan bileşenler, zımba ve matris bloktur (veya matris düğmesi/ezme). Üst matris tablasına monte edilen zımba, kesmeyi gerçekleştiren erkek bileşendir. Alt tablaya monte edilen matris blok ise zımbanın girdiği bir açıklığa sahip olan dişi bileşendir. Bu iki parça arasındaki hassas geometri ve boşluk, delinmiş deliğin veya kesilmiş kenarın nihai şeklini belirler. Malzemeleri, sertlikleri ve yüzey kaplamaları ise takım ömrü ve parça kalitesi açısından son derece önemlidir.

Başka bir önemli bileşen ise stripper (malzeme ayırıcı)'dır. Bir matkap malzemeyi kestikten sonra, sacın elastik geri dönüşü malzemenin matkaba yapışmasına neden olur. Stripper'ın görevi, pres yukarı hareket ederken malzemeyi zorla matkap üzerinden ayırmaktır. Stripper'lar sabit veya yaylı olabilir; ikincisi kesme işlemi sırasında malzemeyi düz tutmak için baskı uygular ve böylece parça düzgünlüğünü artırır. Progresif kalıplar için pilotlar da çok önemlidir. Bunlar, şeritte daha önce delinmiş olan deliklere kenetlenerek her bir sonraki istasyonda hassas hizalamanın sağlanmasını sağlayan pimlerdir.

Kalıp Bileşenleri İçin Bakım Kontrol Listesi:

• Matkaplar ve Kalıp Butonları: Kesici kenarları yuvarlanma, çatlama veya aşırı aşınma açısından düzenli olarak kontrol edin. Temiz bir kesim sağlamak ve kesme kuvvetini azaltmak için gerekirse bilenmeleri gereklidir.
• Kılavuz Pimleri ve Burçlar: Uygun şekilde yağlandıklarından emin olun ve kazınma veya aşınma belirtilerini kontrol edin. Aşınmış kılavuzlar hizalama hatasına ve ciddi kalıp arızalarına yol açabilir.
• Çıkarıcı plaka: Yayların (uygunsa) yeterli basınca sahip olduğunu ve kırık olmadığını doğrulayın. Temas yüzeyinde aşınmayı kontrol edin.
• Kalıp Seti: Kalıp ayaklarını çatlak veya hasar açısından inceleyin. Tüm bağlantı elemanlarının doğru tork değerine göre sıkıldığını sağlayın.
• Genel Temizlik: Kalıbı parça kusurlarına veya takımlara zarar verebilecek döküntü, talaş ve diğer artıklardan uzak tutun.

Gelişmiş Kalıp Tasarım Teknikleri ve Malzemeleri

Temel prensiplerin ötesine geçerek yapılan gelişmiş kalıp tasarımı, performansı en iyi hale getirmeye, zorlu malzemelerle başa çıkmaya ve yüksek hacimli üretim için takım ömrünü uzatmaya odaklanır. En önemli gelişmelerden biri, tek bir kalıp içinde farklı istasyonlarda ardışık olarak birden fazla işlemi (örneğin delme, budama, bükme) gerçekleştiren progresif kalıpların kullanılmasıdır. Eigen Engineering uzmanlarının açıkladığı gibi, progresif kalıp tasarımında malzeme kullanımını en üst düzeye çıkarmak ve şeridin kalıp boyunca ilerlerken kararlı olmasını sağlamak adına karmaşık şerit yerleşimi planlaması yapmak gerekir.

Olağanüstü parça düzlemliğini elde etmek için fineblanking (ince dövme) ve kes-ve-taşı gibi teknikler kullanılır. Fineblanking, malzemeyi sıkıca tutmak amacıyla yüksek basınçlı bir ped ve v-halka kullanan özel bir süreçtir ve neredeyse hiçbir kırık bölge olmaksızın tamamen kesilmiş, düz kenarlı parçalar üretir. Benzer şekilde, İmalatçı , şeridin üzerinden kısmen boşaltılan parçanın bir baskı pediyle düz tutulmasını ve daha sonra bir sonraki istasyonda atılmasını içeren kes-ve-taşı yöntemini detaylandırır. Kesim sırasında malzeme üzerindeki bu kontrol, çarpılmaya neden olan iç gerilmeleri en aza indirir.

İleri düzey yüksek mukavemetli çelikler (AHSS) için tasarım, yüksek mukavemetleri ve azaltılmış süneklikleri nedeniyle benzersiz zorluklar çıkarır. Bu durum, daha büyük kalıp açıklıkları, daha sağlam takım yapıları ve aşırı kuvvetlere ve aşındırıcı aşınmaya karşı dayanabilmesi için toz metalurjisi çelikleri veya karbür gibi üstün takım malzemeleri gerektirir. Ayrıca, zımba geometrisi tepe tonajını ve şoku azaltmak amacıyla değiştirilebilir. Kesme işlemini biraz daha uzun bir süreye yaymak için kesikli veya eğimli bir zımba yüzeyi kullanılması, gerekli kuvveti önemli ölçüde düşürür ve hem kalıbı hem de presi zararlandırabilecek şiddetli "snap-through" etkisini azaltır.

İlerlemeli Kalıplar vs. Tek İstasyonlu Kalıplar

• İlerlemeli Kalıpların Avantajları: Aşırı yüksek üretim hızı, düşük işçilik maliyetleri, yüksek tekrarlanabilirlik ve birden fazla işlemin tek bir araçta birleştirilmesi.
• İlerlemeli Kalıpların Dezavantajları: Çok yüksek başlangıç kalıp maliyeti, karmaşık tasarım ve üretim süreci ve büyük veya derin çekmeli parçalar için esnekliğin az olması.
• Tek İstasyonlu Kalıpların Avantajları: Daha düşük kalıp maliyeti, daha basit tasarım ve düşük hacimli üretimler veya çok büyük parçalar için daha fazla esneklik.
• Tek İstasyonlu Kalıpların Dezavantajları: Çok daha yavaş üretim hızı, parça başına daha yüksek işçilik maliyetleri ve tekrarlanan işleme ve konumlandırma nedeniyle tutarsızlıklar olasılığı.

Sıkça Sorulan Sorular

1. Kalıp tasarım kuralı nedir?

Tek bir "kural" olmamakla birlikte, kalıp tasarımı yerleşik bir dizi ilkeye uyar. Bunlara malzeme özelliklerine göre kesme kuvvetlerinin hesaplanması, uygun zımba-kalıp aralığının belirlenmesi (tipik olarak malzeme kalınlığının yüzde 5-12'si kadar her bir tarafta), kalıp setinin yapısal rijitliğinin sağlanması ve şerit yerleşiminde mantıklı bir işlem sırasının planlanması dahildir. Temel amaç, güvenli, güvenilir olan ve parçaların kalite özelliklerini sürekli karşıladığı bir araç oluşturmaktır.

2. Kenar kesme kalıbı die casting nedir?

Kalıp dökümde bir kesme aracı, sac metal basım işlemine benzer bir işlev görür ancak farklı bir parça türü üzerinde çalışır. Bir parça kalıp döküm yöntemiyle (erimiş metalin bir kalıba enjekte edilmesi) üretildikten sonra kanal sistemi, taşmalar ve kenar sümüklüğü gibi fazladan malzeme artar. Kesme kalıbı, bu istenmeyen malzemeyi keserek temiz, bitmiş bir döküm parçası elde etmek için ikincil bir pres işleminde kullanılan bir araçtır.

3. Kesim kalıpları için çelik kural nedir?

Çelik kural ile kesim, genellikle kağıt, karton, köpük veya ince plastikler gibi daha yumuşak malzemeler için kullanılan farklı bir süreçtir. İstenilen şekle bükülmüş ve düz bir altlıkta (genellikle kontrplak) yerleştirilmiş keskin, ince çelik bir bıçak ('çelik kural') kullanarak malzemenin içine preslenmesini içerir. Metal olmayan ya da çok ince sac metal uygulamalarında şekil kesmek için maliyet açısından verimli bir yöntemdir.

4. Kesim kalıplarının farklı türleri nelerdir?

Kesme işlemi, farklı malzemelere ve üretim hacimlerine uygun çeşitli yöntemleri kapsar. Sac metalde bu terim özellikle sert kalıpların (zımba ve kalıp setlerinin) kullanıldığı delme, kesme ve budama gibi presleme işlemlerini ifade eder. Diğer yöntemler arasında daha kalın malzemeler için düz yatak kesme, etiket veya conta gibi ürünlerin yüksek hızlı üretiminde kullanılan döner kesme ve fiziksel bir kalıp kullanmayan lazer ya da su jetiyle kesme gibi dijital kesme yöntemleri yer alır.