Методи видалення заусенців при штампуванні металу: технічний посібник

Коротко

Методи видалення заусенців при штампуванні металу мають критичне значення для забезпечення безпеки деталей, точності збірки та естетичної якості. Для високоволісного виробництва Масова обробка (вібраційне полірування) залишається галузевим стандартом, забезпечуючи стабільне скруглення країв та полірування. Складні геометрії або прецизійні деталі часто вимагають Метод термічної енергії (TEM) або Електрохімічне видалення заусенців (ECD) щоб досягти внутрішніх областей, не пошкодивши критичних розмірів.

У кінцевому підсумку, найбільш ефективною стратегією є запобігання на джерелі шляхом належного обслуговування матриць та оптимізації зазорів. Інженери повинні вибирати методи залежно від обсягу виробництва, пластичності матеріалу та вимог до допусків, щоб узгодити вартість на деталь із стандартами якості.

Зрозуміння заусенців при штампуванні: причини та характеристики

При штампуванні металу заусенець — це не просто нерівний край; це специфічний дефект, спричинений пластична деформація під час процесу зрізання. Коли пуансон вдаряє по металу, матеріал піддається стискальному напруженню, доки не досягає точки руйнування. Якщо зазор матриці —зазор між пуансоном і матрицею— є неправильним, матеріал рветься, а не зрізається чисто, утворюючи виступаючий «зуб» або гребінь, відомий як заусенець.

Розмір і ступінь заусенця безпосередньо залежать від властивостей матеріалу та стану інструменту. Пластичні матеріали, такі як алюміній та мідні сплави, схильні до значних заусенців типу «загину», оскільки вони розтягуються перед руйнуванням. Навпаки, більш тверді матеріали можуть демонструвати чистіші розлами, але все ж утворювати гострі, нерівні краї, якщо інструмент затупився.

Правило 10% зазору

Згідно зі спільною думкою в галузі, зазор матриці є основним чинником контролю заусенця. Зазвичай, зазор становить приблизно 10% від товщини матеріалу рекомендується для стандартної сталі. Надмірний зазор призводить до того, що матеріал закочується за край матриці, утворюючи великі заусенці. Недостатній зазор змушує пуансон різати більше матеріалу, ніж потрібно, що збільшує знос інструменту та вторинне розсікання, що також призводить до значного утворення заусенців.

Методи масової обробки (рішення для високих обсягів)

Для більшості штампованих деталей — кріплення, шайб, затискачів — ручне видалення заусенців економічно невигідне. Масова обробка дозволяє обробляти тисячі деталей одночасно, забезпечуючи узгодженість у великих серіях виробництва. Ця категорія включає переважно барабанне полірування та вібраційну обробку.

Вібраційна обробка в чаші

Вібраційна обробка є домінуючим методом для деталей з точністю штампування. Частини розміщуються в миску або ванну, встановлені на ексцентричних пружинах. Машина вібрує на високій частоті, що змушує частини рухатися по круговій, тороїдної трасі через ліжко абразивних засобів. Непостійне тертя між матеріалом (керамікою, пластиком або сталею) і деталями руйнує гострі краєвини і полирує поверхню.

• Керамічні засоби: Найкраще для важкого різання і твердих металів, таких як нержавіюча сталь. Він забезпечує агресивний рівень видалення.
• Пластикові носії: М'який і легкий, ідеально підходить для алюмінію або м'яких металів, де повну поверхню (розбиття) є проблемою.
• З'єднання: Часто використовуються рідкі добавки для очищення деталей, пригнічення рти та покращення смажності матеріалу.

Спад на бочках

Більш простий і агресивний метод, барабанне оброблення передбачає використання обертового барабана, який піднімає партію деталей і абразиву та скидає їх (каскадування). Цей високоефективний удар ідеально підходить для видалення великих заусенців на міцних деталях, але створює ризик пошкодження делікатних елементів. Зазвичай цей процес повільніший, ніж вібраційне полірування, однак вимагає менших капітальних витрат на обладнання.

Для виробників автомобілів, які потребують сертифікованої точності, критично важливо інтегрувати ці операції обробки безпосередньо в ланцюг постачання. Комплексні штампувальні рішення Shaoyi Metal Technology заповнюють розрив між первинним виготовленням і фінішною збіркою, забезпечуючи високоточні компоненти, такі як важелі підвіски, які відповідають суворим стандартам IATF 16949, без необхідності залучати сторонні послуги з обробки.

Точність та передові методи видалення

Коли штамповані деталі мають складну геометрію, внутрішні різьби або суворі розмірні допуски, які не можуть витримати фізичного удару при обробці методом обертання, інженери вдаються до термічних і хімічних рішень.

Метод термічної енергії (TEM)

Також відомий як "термальний дебуринг", цей процес дуже ефективний для видалення бурків з внутрішніх порожнинь і перетинаючих отворів. Частини запечатані в камері під тиском, наповненій сумішю палива і кисню. Змісь запалюється, створюючи миттєву хвилю тепла, яка досягає температури до 6000°F (3,300°C) за мілісекунди.

Оскільки площею поверхні буряк є велика частка маси, вони миттєво поглинають тепло і випаровуються (оксидуються). Основне тіло частини, що має набагато більшу теплову масу, залишається не зашкодженим. Цей метод гарантує нульове закруглення краю на основних поверхнях, але вимагає кислотної миття після обробки для видалення оксидного шару, утвореного під час згоряння.

Електрохімічне видалення заусенців (ECD)

ЕКД - це метод, який використовує електроліз для розчинення бур. Частина служить анодом (+), а інструмент на замовлення служить катодом (-). Між розривом, який зазвичай тримається між 0,3 мм і 1 мм, тече розчин електроліту (часто нітрату натрію).

Коли застосовується постійний струм, матеріал на вершині буру розчиняється в розчині. Цей процес не має контакту, а значить, без зносу інструментів та без механічного напруження на частці. Це переважний метод для високоцінних компонентів, таких як дзьоси вливачів палива або корпуси гідравлічних клапанів, де навіть мікроскопічні загарблення можуть викликати катастрофічну збою системи.

Механічні та інтегровані рішення

Найефективніший спосіб обробки бур часто полягає в тому, щоб вирішити їх, поки частина все ще знаходиться в пресі або відразу після цього, використовуючи механічні засоби, адаптовані до геометрії частини.

Смерть особливо помітно для швидкого штамповання. Додаючи станцію "приготовлення" до прогресивного штампу, ковба може бути сплющена назад в матеріал. Хоча це не видаляє матеріал, він робить край безпечним для обробки і практично вільним з точки зору часу циклу.

Стратегія профілактики: оптимізація процесу штампування

Хоча методи видалення є необхідними, інженерною метою завжди має бути мінімізація. Як зазначають експерти галузі, «спочатку профілактика, потім лікування» — це найекономічніший підхід.

• Оптимізація зазору різання: Підтримка оптимального зазору (5–10% від товщини) запобігає надмірній пластичній деформації, яка призводить до утворення великих заусенців.
• Технічне обслуговування: Тупий різальний край рве метал замість того, щоб зрізати його. Регулярне заточування набагато дешевше, ніж витрати на наступне видалення заусенців.
• Сучасні покриття: Нанесення покриттів нітриду титану (TiN) або нітриду алюмінію та титану (AlTiN) на пуансони зменшує тертя та знос, значно довше зберігаючи гострий різальний край протягом серійного виробництва.
• Конструювання з урахуванням технологічності (DFM): Інженери повинні проектувати деталі таким чином, щоб «сторона заусенця» була спрямована до некритичної поверхні, або включати фаски в конструкцію для природного усунення гострих країв.

Вибір правильної стратегії видалення заусенців

Вибір правильної техніки видалення заусенців після штампування металу є поєднанням точності, обсягу та вартості. Не існує єдиного «найкращого» методу; натомість для кожного конкретного застосування існує оптимальний метод.

Для загального високого обсягу обладнання, вібраційна обробка пропонує найкращу економію масштабу. TEM або ECD забезпечує необхідний доступ та точність. Проте для кожного проекту шлях до деталі без заусенців починається за столом проектування та на станції матриці. Шляхом надання пріоритету стану інструменту та належних зазорів виробники можуть значно зменшити залежність від дорогих вторинних операцій.

Поширені запитання

1. Який найпоширеніший метод видалення заусенців із штампованих деталей?

Масова обробка, зокрема вібровання в чаші або барабанне обкатування, є найпоширенішим методом. Вона дозволяє обробляти тисячі деталей одночасно, що робить цей метод високоефективним з точки зору вартості для великих обсягів, типових для штампування металу.

2. Як зазор матриці впливає на утворення заусенців?

Кліренс - це відстань між ударом і кісткою. Якщо прохід занадто вузький, то збільшується знос інструменту і сила. Якщо металу занадто багато, то він не буде добре обрізатися, а перевернеться, і це призведе до великих шрамів. Для мінімізації брусів стандартний просвет приблизно 10% від товщини матеріалу.

3. Нехай буде так. Чи можна видалити бруски, не впливаючи на розміри частини?

Так, я знаю. Такі методи, як електрохімічне дебурінг (ECD) та метод теплової енергії (TEM), відбирають дебурінги вибірково, не змінюючи основних розмірів частини. ECD спрямована на області з високою щільністю струму (острими краями), в той час як TEM випаровує тонкі бури, перш ніж об'ємний матеріал може нагріватися.