Коротко

Тонке штампування — це спеціалізований процес високоточного формування металу, який використовує прес із потрійною дією (стрингер, пуансон та проти-пуансон) для виготовлення деталей з повністю обрізаними краями на 100 %, винятковою плоскістю та розмірними допусками до ±0,001 дюйма. На відміну від традиційного штампування, яке залишає грубі зони руйнування, тонке штампування забезпечує готові до складання деталі за один хід, усуваючи вторинні операції, такі як шліфування, фрезерування або розгортання.

Для інженерів-автомобілістів та менеджерів із закупівель тонке штампування є стандартом для систем, критичних з точки зору безпеки. Основні сфери застосування включають регулювальні механізми сидінь, стоянкові важелі трансмісії, замки ременів безпеки та компоненти гальмівної системи . Хоча витрати на оснастку є вищими, усунення етапів післяобробки значно знижує загальну вартість деталі при масовому виробництві (як правило, 10 000+ одиниць).

Критичні автотехнічні застосування за системами

Фін-бланшування становить приблизно 60% усіх фін-бланкованих деталей у світі, причому автомобільна галузь є основним споживачем. Цей процес застосовується для компонентів, де недопустимі збої та важлива геометрична точність. Нижче наведено основні системи транспортних засобів, які використовують цю технологію.

Механізми та комплектуючі сидінь

Автомобільні сидіння, мабуть, є найпоширенішим застосуванням фін-бланшування. Сучасні конструкції сидінь потребують складних механізмів, щоб витримувати навантаження під час зіткнень і одночасно забезпечувати плавну роботу для користувача. Фін-бланшування використовується для виготовлення регуляторів нахилу сидіння, регуляторів висоти та фіксаторів напрямних . Ці деталі часто мають складні зубчасті елементи, які повинні ідеально узгоджуватися, щоб запобігти проковзуванню під час зіткнення.

Дослідження виробників, таких як Feintool, показують, що крісла-регульовані, виготовлені за допомогою прецизійного штанцювання, можуть витримувати мільйони циклів регулювання без помітного зносу. Цей процес забезпечує необхідну точність профілю зубців та якість поверхні (часто Ra 0,6 мкм або краще) безпосередньо з преса, що гарантує відповідність вимогам безпеки без дорогого додаткового нарізання зубчастого колеса.

Компоненти трансмісії та приводу

У двигунах внутрішнього згоряння та гібридних силових установках прецизійне штанцювання є необхідним для деталей, які вимагають високої плоскості та стійкості до зносу. Поширені застосування включають:

• Паркінгові фіксовані важелі трансмісії: Ці механізми блокування потребують ідеально зрізаного краю, щоб надійно зачіпитися з паркінговим колесом. Прецизійне штанцювання забезпечує, що несучі поверхні виготовлені з 100% суцільного металу, усуваючи крихкі зони розриву, властиві звичайним методам штампування.
• Клутові пластини та втулки: Площинність, досягнута завдяки тиску проти-пробивання (затиск деталі під час виштовхування), має критичне значення для роботи зчеплення, запобігаючи заклинюванню та забезпечуючи плавне ввімкнення.
• Планетарні опорні плити: Використовуються в автоматичних коробках передач, ці важкі деталі потребують точного розташування отворів для валів шестерень, яке забезпечує точне пробивання з допусками положення, що конкурують з механічною обробкою.

Системи безпеки та шасі

Компоненти, критичні для безпеки, такі як язички ременів безпеки (застібки), ініціатори подушок безпеки та кільця датчиків АБС майже виключно виготовляються методом точного пробивання. Елемент «стрінгер» або V-подібне кільце оснастки запобігає розриву матеріалу, забезпечуючи збереження структурної цілісності сталі навіть на краях. Для гальмівних систем процес використовується для виготовлення опорних пластин гальмівних колодок, де площинність є важливою для рівномірного гальмівного тиску та зменшення шуму.

Перевага триподійної дії: як це працює

Різниця між витисканням та традиційною штампуванням полягає у контролі над рухом матеріалу. Традиційне штампування використовує простий пуансон і матрицю, що часто призводить до отримання деталі лише з 30% зрізаного краю та 70% грубої тріщини (вириву матрицею). Витискання застосовує прес з потрійною дією який створює три окремі зусилля:

1. Тиск V-подібного кільця (Stinger): Перед початком різання V-подібне кільце, вбудоване в плиту відкидання, врізається в матеріал, фіксуючи його на місці та запобігаючи бічному переміщенню. Це створює гідростатичний тиск у матеріалі.
2. Зусилля витискання: Пуансон просувається для різання матеріалу. Оскільки матеріал стискається V-подібним кільцем, він пластично тече, а не руйнується.
3. Протизусилля пуансона: Зворотний пуансон підтримує деталь знизу протягом усього ходу, забезпечуючи ідеальну плоскість деталі та повертаючи її назад у стрічку після різання.

Така конфігурація дозволяє отримати зазори матриці приблизно 0,5% від товщини матеріалу , у порівнянні з 10%, типовими для традиційної штампування. Результат — «повністю зрізаний» край, який є вертикальним, гладким і без тріщин.

Порівняння: прецизійне вирублення проти традиційного штампування

Для інженерів, які вибирають між процесами, рішення часто зводиться до компромісу між початковими витратами на оснащення та подальшими витратами на обробку.

Вибір матеріалу та проектні рекомендації

Фінішне витискання ґрунтується на здатності матеріалу текти під тиском (холодне видавлювання). Тому вибір матеріалу є критичним. Сфероїдизовані відпалені сталі є золотим стандартом, оскільки їхня глобулярна структура карбідів дозволяє максимально можливу деформацію без утворення тріщин.

• Сталі з підвищеною міцністю та низьким вмістом сплавів (HSLA): Широко використовується для механізмів сидіння, де співвідношення міцності і ваги є критичним.
• Нержавіюча сталь (серія 300/400): Зазвичай в компонентах вихлопних газів та викидів.
• Сплави алюмінію: Все частіше використовується для легкого вагу EV, хоча вибір якості є життєво важливим для запобігання роздратування.

Обмеження конструкції: Хоча тонкий білизний шматок дає свободу, інженерам слід дотримуватися певних правил. Радиус кута, як правило, повинен бути не менше 10-15% від товщини матеріалу, щоб запобігти розщепленню. Ширина матки (відстань між дірами або краями) може бути дивно тонкою, часто до 60% від товщини матеріалу, що дозволяє тісно упаковані конструкції, що економить вагу.

Аналіз витрат та стратегічне придбання

Економічна аргументація для тонкого розчищення побудована на обсязі і складності. Якщо частина вимагає шліфування для досягнення плоскості, розчищення до розміру дір або розчищення зубів шестерні, то тонкий розчищення часто дешевше за одиницю, незважаючи на більш високі витрати на інструменти. Кроссовер точка, де тонкий бланкинг стає більш економічним, ніж штампування + обробка, як правило, близько 10 000 до 20 000 деталей на рік .

Для автомобільних програм, які переходять до масового виробництва, вибір правильного виробничого партнера має критичне значення. Постачальників потрібно оцінювати не лише за їхніми пресами для прецизійного штампування, а й за здатністю подолати розрив між початковим проектуванням та повномасштабним випуском продукції. Компанії на кшталт Shaoyi Metal Technology підтримують цей життєвий цикл, пропонуючи комплексні рішення для штампування — від швидкого прототипування до виробництва великих обсягів із використанням пресів потужністю до 600 тонн. Їхнє сертифікування за IATF 16949 гарантує, що незалежно від того, чи ви перевіряєте конструкцію на 50 прототипах, чи розпочинаєте випуск мільйонів серійних деталей, перехід відповідатиме глобальним стандартам OEM.

Оскільки галузь переходить до електромобілів (EV), прецизійне штампування знаходить нові сфери застосування у мідних шинах та структурних компонентах акумуляторів, де якість чистого зрізу запобігає електричному пробою та короткому замиканню.

Інженерна точність для дороги вперед

Тонке штампування залишається найкращим вибором для автомобільних компонентів, де перетинаються безпека, точність і стабільність у великих обсягах. Використовуючи технологію тридійного преса, інженери можуть розробляти складні багатофункціональні деталі, які міцніші, плоскіші та надійніші, ніж ті, що виготовлені традиційними методами. Хоча початкові витрати на оснастку значні, відсутність додаткових операцій і гарантія функціонування без дефектів роблять цей процес незамінним для сучасного виробництва транспортних засобів.

Поширені запитання

1. Яка максимальна товщина матеріалу для тонкого штампування?

Сучасні преси для тонкого штампування можуть обробляти матеріали значно більшої товщини, ніж при стандартному штампуванні. Хоча типові застосування варіюються від 1 мм до 12 мм, спеціалізовані важкі преси (до 1500 тонн) можуть вирізати сталеві деталі завтовшки до 19 мм (0,75 дюйма), залежно від границі плинності матеріалу та геометрії деталі.

2. Чи може тонке штампування замінити обробку на CNC-верстатах?

Так, для багатьох 2D-профілів. Фінішне штампування часто називають «штампуванням з оброблювальними допусками». Якщо деталь переважно плоска, але має складні контури, отвори або зубчасті вирізи, фінішне штампування може виготовити її за один хід із допусками, які порівнянні з ЧПУ-обробкою, але за частину часу та вартості при високих обсягах виробництва.

3. Чому важливе сфероїдизаційне відпалювання для матеріалів фінішного штампування?

Сфероїдизаційне відпалювання є термічною обробкою, яка змінює мікроструктуру сталі, перетворюючи карбіди на кулясті (глобулярні), замість пластинчастих (шаруватих). Це значно підвищує пластичність сталі та зменшує ризик розривів або тріщин під час інтенсивної холодної деформації у процесі фінішного штампування, забезпечуючи рівний, повністю зрізаний край.