Обхідні виїмки Штампувальний штамп Потік матеріалу: у чому помиляються виробники штампів

Обхідні виїмки та їхня роль у потоці матеріалу штампової форми

Що таке обвідні виїмки в штампувальних штампах

Коли позбутися жаргону, що є штампуванням у його основі? Це процес-холодного формування, який ріже та формує листовий метал за допомогою точного інструменту, який називаєтьсяштамповка. Під час прогресивних операцій штампування безперервна стрічка матеріалу просувається через кілька станцій, і кожна станція виконує операцію різання або формування. Проблема полягає в тому, що кожен виріз і кожна форма витісняють матеріал, і цей зміщений об’єм має кудись подітися.

Ось тут і з’являються обвідні виїмки. На відміну від геометрії побічної обрізки, яка просто відокремлює брухт від заготовки, обвідні виїмки – це сконструйовані елементи зі спеціальним призначенням обхідних виїмок у штампах для штампування: контроль, де і як рухається матеріал під час просування смуги.

Обвідні виїмки — це навмисні вирізи в несучій смузі матриці для прогресивного штампування, які знімають напругу матеріалу, враховують об’ємне зміщення та запобігають вигину або деформації під час просування смуги через станції формування.

Це визначення штампування має значення, оскільки воно відокремлює обхідні виїмки від усіх інших розрізів у схемі стрічки. Вони існують не для того, щоб створювати профіль деталі чи видаляти брухт. Вони існують виключно для керування поведінкою матеріалу під навантаженням.

Чому контроль потоку матеріалу важливий у прогресивному штампуванні

Уявіть, що стрічка проходить через вісім станцій формування зі швидкістю 250 ударів на хвилину. Кожна станція створює напругу, зміщує метал і-зміцнює навколишній матеріал. Без навмисного контролю потоку ця накопичена напруга проявляється у вигляді вигину смуги, спотворення несучої, невідповідності пілотного елемента та дрейфу розмірів у готовій частині.

Розумінняте, що вимагає виготовлення штампіввизнаючи, що матриця - це не просто ріжучий інструмент. Це система, де кожна функція взаємодіє. Обхідні виїмки дають матеріалу контрольований шлях для послаблення стиснення та натягу, тому смужка залишається плоскою, постійно подається та забезпечує повторювані розміри протягом мільйонів циклів. Для будь-кого, хто на професійному рівні працює у сфері штампування металу, це базові знання, які відрізняють стабільне виробниче обладнання від штампів, які непередбачувано виходять з ладу.

Справжня плутанина починається, коли інженери об’єднують виїмки для обведення з іншими функціями керування смугою, які виглядають схожими, але виконують зовсім інші механічні функції.

Чим байпасні вирізи відрізняються від інших функцій керування смугою

Прогресивна штампова стрічка містить кілька геометрій вирізів, і всі вони можуть виглядати як прості виїмки для недосвідченого ока. Проблема полягає в тому, що кожен з них виконує принципово іншу механічну мету в процесі виготовлення штампа. Якщо розглядати їх як взаємозамінні, це призводить до заниженого рельєфу, нестабільності смуги та годин усунення несправностей, які свідчать про помилково ідентифіковану функцію.

Обхідні виїмки проти рельєфних виїмок і обрізів

Рельєфні насічки запобігають розриву матеріалу в місцях згинання. Ви знайдете їх на перетині лінії згину та вільного краю, де їх завдання — зупинити поширення тріщин під час формування. З іншого боку, обрізки визначають зовнішню межу готової деталі, відокремлюючи її від навколишнього брухту. Обидва важливікомпоненти штампа для штампування, але жоден з них не керує об’ємним переміщенням під час подачі стрічки.

Обхідні виїмки роблять щось зовсім інше. Вони поглинають сили стиснення та зміщення матеріалу, що виникають під час прогресивної деформації стрічки. Там, де рельєфна виїмка запобігає локальному руйнуванню, а обробка створює геометрію деталі, обхідна виїмка перенаправляє потік, щоб підтримувати рівність смуги та точність кроку на всіх станціях.

Спис{0}}і-функції форми створюють ще один рівень плутанини. Ланцюгові ножиці зрізають і згинають язичок із смужкового матеріалу, не видаляючи заготовку. Це створює сформований елемент у самій частині. Вирізи для язичок для носіїв служать для протилежної мети. Вони визначають точки кріплення, які утримують деталь на несучому полотні до остаточного від’єднання. Жодна функція не впливає на кумулятивне навантаження на матеріал, для зняття якого призначені обхідні виїмки.

Як кожна функція керування смугою виконує різні функції

Під час будь-якої операції штампу ви зіткнетеся з усіма цими функціями, які співіснують в одному макеті стрічки. Ризик полягає в тому, щоб розробити один, коли вам дійсно потрібен інший. Штампи, які використовуються у -масових прогресивних програмах, вимагають, щоб кожна геометрія вирізу була обрана відповідно до призначеної механічної ролі, а не просто візуальної схожості з іншими елементами.

У наведеній нижче таблиці розбиті відмінності, які важливі для будь-кого, хто працює над дизайном штампів і штампування. Це приклади штампування, де помилкова ідентифікація спричиняє найбільше проблем у подальшому.

Критичною відмінністю є мета. Обхідні виїмки існують для керування поведінкою матеріалу між станціями. Будь-яка інша функція, перерахована вище, або створює геометрію, запобігає руйнуванню, або полегшує звільнення частини. Плутання цих ролей є однією з найпоширеніших помилок при проектуванні штампів і штампування, і зазвичай вона з’являється на поверхні лише після того, як інструмент виготовлено, а смуга починає працювати неправильно під час випробування.

Знати, яка функція вам потрібна, це половина проблеми. Інша половина полягає у виборі правильного профілю геометрії для конкретного застосування байпасу, який залежить від важкості формування, класу матеріалу та типу роботи станції.

Обійти типи геометрії Notch і коли їх використовувати

Три профілі геометричної форми домінують у дизайні обхідних виїмок у штампах для листового металу: V-виїмка, U-виїмка та прямокутний виріз. Кожен по-своєму розподіляє напругу, пристосовується до різних формувальних навантажень і вводить різні компроміси-в міцності опори. Вибір неправильного профілю для вашого застосування є одним із найшвидших способів створити проблеми зі смугою, які виглядають не пов’язаними з дизайном виїмок.

Профілі V-Notch, U-Notch і Rectangular Geometry Profiles

V-виїмка — це клиноподібний-виріз зі збіжними сторонами, що зустрічаються в певному радіусі вершини. Він концентрує напругу у вузькій точці, що робить його ефективним для контрольованого, локалізованого полегшення у вузьких місцях. Дослідження наГеометрії U-і V-вирізівпідтверджує, що V-виїмки створюють сильно локалізовані поля деформації на кінчику, де деформація обмежена невеликою зоною, а не поширюється латерально на навколишній матеріал. Така цілеспрямована поведінка підходить для застосувань, де потрібно точне спрямоване зняття напруги без впливу на суміжні елементи.

U-виїмка має напівкруглий корінь із паралельними або злегка розбіжними бічними стінками. Його більший радіус наконечника поширює поле деформації назовні в тому, що дослідники описують як-модель деформації крил метелика. Такий ширший розподіл зменшує максимальну концентрацію напруги в будь-якій окремій точці, роблячи U-виїмку більш поблажливою під час штампування листового металу, який схильний до розтріскування країв під локальними навантаженнями.

Прямокутна виїмка — найпростіший профіль: прямі стінки з плоским дном. Він видаляє рівномірний об’єм матеріалу та відносно рівномірно розподіляє напругу по поверхні виїмки. Компроміс- полягає в тому, що гострі кути на переході від-до-підлоги створюють подвійні точки концентрації напруги, які можуть ініціювати мікро-тріщини в більш твердих матеріалах, якщо радіуси кутів не контролюються ретельно.

Позитивні та негативні обхідні виїмки в дизайні стрічки

Розуміння негативних і позитивних обхідних виїмок у штампувальних штампах для формування листового металу вимагає розгляду в термінах об’єму матеріалу, а не лише форми. Негативний обхідний паз видаляє матеріал з носія, щоб створити простір для потрапляння зміщеного металу. Це більш поширений підхід: ви відрізаєте смужковий матеріал, щоб утворюючи-індуковане стиснення було куди податися без деформації носія.

Позитивний обхідний паз працює в протилежному напрямку. Він зберігає або розширює локальний виступ матеріалу, який направляє потік навколо сформованого елемента, зберігаючи підтримку носія. Подумайте про це як про навмисне залишення матеріалу на місці, щоб керувати переміщенням, а не просто пристосовувати його. Практична відмінність полягає в тому, що позитивні виїмки захищають міцність опори, керуючи зазором, а негативні виїмки надають пріоритет об’ємному рельєфу за рахунок зменшення поперечного -перерізу.

На практиці більшість програм формування листового металу з обхідними пазами використовують комбінацію обох типів на різних станціях в одній схемі стрічки. Ранні станції з м’яким формуванням можуть потребувати лише негативних вирізів для основного зазору. На пізніших станціях, де кумулятивне зміцнення та жорсткість формування зростає, може знадобитися позитивна геометрія байпасу для збереження цілісності смуги, водночас направляючи потік.

Відповідність геометрії виїмки відповідно до тяжкості формування

Вибір геометрії не є особистим уподобанням. Це відповідає фізиці вашого конкретного застосування. Суворість формування, ширина смуги, клас матеріалу та тип роботи станції – все це звужує, який профіль буде фактично працювати. Серед різноманітних типів штампів, які використовуються у виробництві, прогресивні штампи вимагають найсуворішого узгодження геометрії, оскільки смуга повинна витримувати кожну станцію послідовно.

Критерії вибору для кожного типу геометрії:

• V-виїмка:Найкраще підходить для вузьких несучих смуг, неглибоких жеребків і станцій, які вимагають точного рельєфу спрямованості. Виберіть, коли доступна ширина тримача обмежена, і вам потрібне концентроване зняття напруги без широких вирізів.
• U-виїмка:Переважний для середнього та сильного формування, більш товстого штампованого листового металу та матеріалів із меншим подовженням. Схема розподіленого напруження зменшує-ризик утворення тріщин на краях, де рівень деформації високий.
• Прямокутний:Підходить для широких носіїв з декількома станціями формування, де рівномірне видалення обсягу має більше значення, ніж розподіл напруги. Добре підходить для м’якої сталі та матеріалів з хорошою пластичністю, але вимагає великих кутових радіусів для більш твердих марок.

Геометрія, яку ви обираєте, також залежить від того, чи маєте ви справу з штампами для штампування листового металу. V-виїмки та прямокутні профілі найчастіше використовуються як негативні вирізи для об’ємного рельєфу. U-насічки добре працюють як у позитивних, так і в негативних ролях, оскільки їх округла геометрія кореня мінімізує виникнення тріщин незалежно від того, видаляється чи зберігається матеріал.

Геометрія визначає схему напруги, але не визначає розмір. Наступне важливе рішення полягає в тому, наскільки глибоко, як шириною та за яким радіусом вирізати ці виїмки відносно товщини матеріалу та розмірів смуги.

Розмір обхідних виїмок для товщини матеріалу та ширини смуги

Виїмка правильної форми неправильного розміру виходить з ладу так само, як і зовсім неправильна форма. У конструкції штампів для металевого штампування розмірні параметри обхідної виїмки (глибина, ширина, кут і радіус краю) повинні бути відкалібровані відповідно до конкретної товщини матеріалу, ширини смуги та відстані між станціями вашого прогресивного інструменту. Помилившись на одне співвідношення, ви або не знімете стрес, або ріжете настільки агресивно, що носій зламається, не досягнувши кінцевої станції.

Співвідношення глибини та ширини відносно товщини матеріалу

Глибина виїмки є основною змінною, яка контролює ступінь зняття напруги, яку забезпечує обвідна виїмка. Загальне правило розробки штампування полягає в тому, що глибина надрізу повинна бути в межах від 1,5x до 3x товщини матеріалу для стандартних застосувань з м’якої сталі. Опустіться нижче 1,5x, і виріз буде занадто дрібним, щоб суттєво зменшити сили стиснення, що накопичуються під час формування. Перевищте 3x, і ви почнете знижувати міцність поперечного-перерізу несучого, що загрожує поломкою смуги або нестабільністю подачі при високій швидкості ходу.

Для сталевого штампування з вищими-класами міцності це співвідношення стає жорсткішим. Носії AHSS витримують менше видалення матеріалу, перш ніж втратять структурну цілісність, тому більш поширеними є глибини від 1,5x до 2x товщини матеріалу. Тим часом для більш м’яких алюмінієвих сплавів може знадобитися глибина, що наближається до 3,5x, тому що матеріал легше зміщується під навантаженнями формування.

Ширина надрізу безпосередньо залежить від об’ємного переміщення, яке очікується на кожній станції формування. Глибоке витягування, яке переміщує значний об’єм матеріалу, потребує ширшого обхідного вікна, ніж неглибоке тиснення. Як базова лінія, ширина має бути не менше0,040 дюйма або товщина матеріалу, залежно від того, що більше. Для прогресивних станцій з інтенсивним формуванням ширина від 2x до 4x товщини матеріалу є типовою для забезпечення більших об’ємів витіснення.

Як відстань між станціями впливає на розміри виїмок

Відстань між станціями створює вторинне обмеження. Менший крок між станціями означає меншу довжину опори, доступну для поглинання напруги між операціями формування. Коли відстань між станціями є компактною, обхідні виїмки часто повинні бути глибшими або ширшими на станцію, оскільки між операціями менше базового матеріалу для природного розподілу залишкових сил.

І навпаки, велика відстань між станціями (понад 16 мм) дозволяє частково розсіяти накопичене навантаження через сам носій, що дозволяє більш консервативний розмір вирізу. Практичне правило при проектуванні штампа для штампування полягає в тому, що розміри виїмок повинні змінюватися обернено до доступної довжини носія між станціями: менше місця означає більш агресивний рельєф у кожній точці.

Інженери, які визначають розміри обхідних виїмок для нової схеми смуги в сталевих штампувальних штампах, можуть слідувати цій-за-логікою кроків, щоб установити початкові розміри перед моделюванням або випробуванням:

1. Визначте товщину та марку матеріалу. Запишіть значення межі текучості та подовження з сертифікації матеріалу.
2. Визначте інтенсивність формування на кожній станції. Класифікуйте кожну операцію як легку (неглибоке тиснення, прокол), помірну (часткове витягування, фланець) або важку (глибока витяжка, важка форма).
3. Встановіть початкову глибину надрізу в 1,5x товщини матеріалу для м’яких станцій, 2x для помірних і від 2,5x до 3x для важких операцій формування.
4. Встановіть початкову ширину надрізу на основі об’ємного зсуву: 1,5x товщина матеріалу для помірних, 2,5x для помірних і 3,5x-4x для важких станцій.
5. Перевірте поперечний-зріз несучої частини, що залишився після видалення виїмки. Переконайтеся, що найвужча точка зберігає принаймні 60% вихідної ширини тримача для підтримки стабільності подачі.
6. Налаштуйте розміри для відстані між станціями. Зменшіть глибину на 10-15%, якщо відстань перевищує 16 мм; збільшити на 10-15%, якщо відстань менше 10 мм.
7. Укажіть радіус кромки на межі виїмок (розглянуто нижче) і перевірте за допомогою моделювання смуги або прогресивної спроби.

Конструкція радіуса краю для мінімізації поширення задирок

Утворення задирок у байпасних виїмках під час штампування є джерелом дефектів, які багато інженерів не помічають під час початкового проектування матриці для штампування металу. Кожен виріз утворює зрізаний край. Галузеві дані відСтандарти штампування Xometryвказує на те, що задирки розміром приблизно 10% товщини матеріалу є нормальним і очікуваним результатом на вирізах. Проблема полягає в тому, що в носієві знаходиться обхідний паз, який подається через кожну наступну станцію. Задирки на краях виїмок тягнуться до підйомників, напрямних і притискних подушок, утворюючи сміття, яке забруднює формувальні поверхні.

Пом'якшення - дизайн радіуса краю. Замість того, щоб залишати різкі 90-градусні переходи на стінках виїмки та підлозі, вкажіть мінімальний радіус у 0,5 разів товщини матеріалу для всіх внутрішніх кутів. Для штампування сталі більш твердих марок збільште це значення до 0,75x. Ці радіуси зменшують пікове напруження зсуву під час удару пуансона, що забезпечує більш чистий розріз із меншою кількістю розривів і меншою висотою задирок.

Не менш важливим є кут входу у верхній частині виїмки, де вона відкривається до краю носія. Невелика фаска або радіус на цьому переході запобігає зачепленню смужки за виїмку під час подачі. Без цього деформація краю смуги накопичується станцією за станцією, і те, що почалося як незначна задирка, стає проблемою зсуву, яка проявляється в розмірах готової деталі.

Вибравши розмір, ви потрапите в потрібний діапазон. Але те, де ви розміщуєте ці виїмки всередині макета смуги (відносно смуг-несучої стрічки, направляючих отворів і напрямку зерна), визначає, чи справді розмір забезпечить зняття напруги, для якого він був розроблений.

Стратегія розміщення в прогресивних макетах штампів

Обхідний паз ідеального розміру в неправильному місці не приносить нічого корисного. У штампуванні листового металу розміщення — це те, де теорія зустрічається з реальністю. Виїмка повинна взаємодіяти з фактичним полем напруги, створюваним станцією формування, яку вона обслуговує, а не просто сидіти у зручному відкритому місці в носії. Рішення щодо розміщення включають три взаємозалежні змінні: близькість до станцій формування, просторове відношення до пілотних отворів і вирівнювання з напрямком зерна матеріалу.

Розташування виїмок відносно несучих планок і направляючих отворів

Обхідні виїмки належать до несучої смуги, смуги матеріалу, яка з’єднує ваші частини для штампування, коли вони просуваються через кожну станцію. Їхня позиція в цьому перевізнику повинна врівноважувати дві конкуруючі потреби. По-перше, вони повинні бути достатньо близько до станції формування, щоб вони фактично перехоплювали зміщення та напругу стиску, що виникають під час операції. По-друге, вони не можуть зазіхати на пілотні отвори або втручатися в систему реєстрації смуги.

Направні отвори є орієнтиром позиціонування всієї смуги. якЖурнал MetalFormingЗауважте, що пілоти повинні вийти на смугу до того, як спрацюють інші удари, і їх точність визначення місцезнаходження залежить від постійної геометрії отвору. Обхідна виїмка, розташована надто близько до пілотного отвору, деформує навколишній матеріал, подовжуючи отвір і погіршуючи позиційну точність станції за станцією. Практичне правило в інструментах для штампування металу полягає в тому, щоб підтримувати мінімальний зазор у 2 рази більше товщини матеріалу між будь-якою межею надрізу та найближчим краєм направляючого отвору.

Збоку, виїмки повинні розташовуватися на стороні носія, найближчій до операції формування, що створює найбільше зміщення. Якщо тягова станція тягне матеріал до центру деталі, обхідна виїмка на тій стороні носія поглинає натяг, що виникає в полотні. Розміщення його на протилежному боці змушує напругу поширюватися по всій ширині багажника, перш ніж знайти полегшення, що запрошує до викривлення між ними.

Налаштування стратегії обходу на кількох станціях

Смуга, що надходить на першу станцію штампувального преса, знаходиться в найм’якшому та пластичному стані. До того моменту, коли він досягне шостої або восьмої станції, кумулятивне зміцнення підвищило межу текучості локально на 20-40%, залежно від марки матеріалу та важкості формування. Цей затверділий матеріал більш агресивно протистоїть зміщенню, тобто та сама глибина виїмки, яка забезпечувала відповідний рельєф на другій станції, може бути недостатньою на сьомій станції.

Саме тут проект інструментів для штампування повинен мислити прогресивно, а не лише з точки зору окремих станцій. Ранні станції з операціями м’якого штампування (проколювання, легке тиснення) зазвичай потребують лише неглибокого обхідного рельєфу або іноді можуть мати одну виїмку між сусідніми станціями. Нижчі станції, які виконують глибоку витяжку або важку відбортовку, вимагають спеціальних виїмок з більшою глибиною та шириною, що відображає підвищений стан напруги робочої -загартованої смуги.

Тут застосовується логіка етапного інструменту: кожен етап формування накладає кумулятивну деформацію, яка продовжується. Смужка не скидається між операціями. Дослідження кінцевих елементів напрогресивна конструкція матриціпідтверджує, що розподіл товщини та деформаційне зміцнення повинні бути передбачені для кожного етапу та перенесені на наступний етап. Розміщення байпасного вирізу відбувається за тим же принципом. Те, що вам потрібно на восьмій станції, безпосередньо залежить від того, що сталося на станціях з першої по сьому.

Розглядання орієнтації зерна та анізотропії

Листовий прокат не є ізотропним. Зерниста структура переважно вирівнюється в напрямку прокатки, створюючи вимірні відмінності в межі текучості, подовженні та характері текучості між поздовжньою, поперечною та 45-градусною орієнтаціями. Як при штампуванні з перенесенням, так і при прогресивних операціях ця анізотропія безпосередньо впливає на те, як матеріал реагує на рельєф байпасної виїмки.

Коли стрічка подається паралельно напрямку прокатки (найпоширеніша орієнтація), матеріал легше тече вздовж зерна, ніж поперек. Обхідні виїмки, орієнтовані перпендикулярно напрямку подачі, використовують це, дозволяючи переміщенню рухатися по шляху найменшого опору. І навпаки, якщо ваша смужка проходить поперек зерна, ви помітите більший опір течії на межах виїмок, що може вимагати глибших вирізів або U-профілів виїмок для досягнення еквівалентного рельєфу.

Розміщення обхідних виїмок – це рішення-на системному рівні, пов’язане з усім макетом смуги, а не окрема функція. Кожна позиція виїмки повинна одночасно враховувати історію формування вгорі, накопичення напруги внизу, вимоги до реєстрації пілота та анізотропію матеріалу.

Ігнорування ефекту зернистості особливо дорого обходиться у матеріалах із вищою-міцністю, де різниця в значенні r-(коефіцієнт пластичної деформації) між напрямком кочення та поперечним напрямком може перевищувати 30%. Такий зсув спрямованості означає, що однакова геометрія виїмки створює різну поведінку потоку залежно від орієнтації смуги, і рішення щодо розміщення повинні відповідним чином компенсувати.

Розміщення та розмір разом визначають геометричну оболонку вашої стратегії обходу. Але сам матеріал визначає, чи справді ці геометричні рішення призведуть до очікуваної поведінки потоку. Межа текучості, пластичність і ступінь зміцнення накладають власні обмеження на те, що може досягти будь-який виріз.

Властивості матеріалу, які ведуть до прийняття рішень щодо проектування обхідних виїмок

Геометрія та розміщення встановлюють структурну основу для рельєфу обходу, але матеріал, що протікає через штамп, визначає, чи справді ці рішення працюють. Дві смуги з ідентичними розмірами та розташуванням виїмок поводитимуться абсолютно по-різному, якщо одна з м’якої сталі з межею текучості 210 МПа, а друга – DP780 з межею текучості 500 МПа. Стійкість матеріалу до деформації, його здатність розтягуватись перед утворенням тріщин і те, наскільки швидко він твердне під напругою, все це визначає те, чого реально може досягти обхідна виїмка на кожній станції.

Як межа текучості та пластичність впливають на розмір надрізу

Межа текучості - це рівень напруги, при якому матеріал починає пластично деформуватися. У дизайні обхідної виїмки він визначає поріг сили, який повинна подолати стрічка, перш ніж матеріал фактично переміститься в рельєфну зону. Вищий межа текучості сталі означає більший опір на межі вирізів, що означає меншу текучість матеріалу для тієї самої геометрії вирізу. Практичний наслідок полягає в тому, що вищі-класи міцності потребують глибших або ширших вирізів для досягнення еквівалентного зняття напруги.

Розуміння межі текучості проти межі міцності тут має значення, оскільки обвідні надрізи працюють у пластичному режимі між цими двома значеннями. Міцність на розрив обмежує максимальне навантаження, яке може витримати стрічка перед розривом, тоді як межа текучості вказує на те, де починається постійна деформація. Зазор між ними, кількісно визначений подовженням, представляє робочий діапазон матеріалу для контрольованого потоку. якДослідження формоутворюваності УльбріхаПримітки: високі значення подовження вказують на хорошу пластичність, що робить матеріали придатними для складних форм і операцій глибокої витяжки. З точки зору обходу, більш високе подовження означає, що носій може витримувати більш агресивні геометрії виїмок без розтріскування країв.

Модуль пружності сталі (приблизно 210 ГПа для всіх сортів) визначає пружне відновлення після кожного удару преса. Хоча це значення залишається незмінним для марок сталі, воно падає приблизно до 70 ГПа для алюмінієвих сплавів. Ця триразова різниця означає, що алюмінієві смуги відновлюються втричі більше, ніж сталеві, за еквівалентних рівнів напруги, як задокументовано даними AHSS Insights. Для дизайну обхідної виїмки більше пружне відновлення означає, що матеріал частково закривається після зсуву, зменшуючи ефективне полегшення, яке забезпечує задана глибина виїмки. Тому застосування алюмінію потребує пропорційно більших об’ємів виїмок, щоб компенсувати цей еластичний-відкид.

Швидкість зміцнення при роботі та її вплив на вимоги до байпасу

Наклеп — це механізм, за допомогою якого метал зміцнюється під час деформації. Кожна станція формування збільшує локальне напруження потоку в несучій смузі, і ця підвищена міцність переноситься на наступну станцію. Швидкість, з якою це відбувається, кількісно визначена експонентою -деформаційного зміцнення (значення n-), безпосередньо визначає, наскільки швидко ваші обхідні виїмки стають невідповідними, коли смуга просувається через матрицю.

Зв'язок між деформаційним зміцненням і зміцненням деформацією є кумулятивним у прогресивних операціях. Матеріал із високим значенням n- (наприклад, сталі DP при 0,15–0,20 у нижчих діапазонах деформації) швидко зміцнюється під час ранньої деформації.Дослідження журналу MetalFormingпідтверджує, що сучасні високо-сталі, такі як дво-фазні марки, мають високе значення n-за нижчих діапазонів деформації, а потім вирівнюються до значень, наближених до значень сталей HSLA за тієї самої вхідної межі текучості. Таке зміцнення з переднім-навантаженням означає, що стрічки DP досягають підвищених напруг течії швидше, що вимагає ранішого втручання байпаса в компоновку стрічки.

Матеріали з високим показником зміцнення прискорено накопичують залишкову напругу. До четвертої або п’ятої станції матеріал-носій, що примикає до зон формування, може мати робоче-загартування на 30-50% вище межі текучості. Обвідна виїмка, розмір якої відповідає -властивостям отриманого матеріалу, тепер стикається зі значно жорсткішим металом, який більш агресивно протистоїть зсуву. Інженерна реакція полягає в поступовому збільшенні: глибина та ширина надрізу повинні збільшуватися станцією за станцією, щоб відповідати зростаючому напрузі течії загартованої стрічки.

Адаптація дизайну Notch для AHSS, алюмінію та м’якої сталі

Кожна категорія матеріалів представляє певну комбінацію викликів. М'яка сталь забезпечує високу пластичність і помірну межу текучості, що робить її найбільш поблажливою основою для конструкції байпаса. Марки AHSS змінюють це рівняння завдяки високій міцності, але зменшеному подовженню та більш агресивній пружності. Алюміній вводить абсолютно інший модуль пружності, який змінює фундаментальну механіку зсуву на межі вирізів.

Форма кривої напруги-деформації вказує на те, чи буде матеріал текти передбачувано, чи боротиметься з геометрією виїмки. М’яка сталь створює плавну, поступово зростаючу криву з чітким плато текучості, що означає, що зсув на межі надрізів є передбачуваним і стабільним. Сорти AHSS демонструють крутий початковий підйом із безперервною податливістю (без плато), утворюючи вузьке робоче вікно, де матеріал швидко переходить від еластичного до сильного робочого-зміцнення. Криві алюмінію знаходяться між цими крайніми за формою, але нижчий модуль пружності означає значно більше відновлення пружної деформації в кожній точці.

Особливо для застосувань AHSS поєднання високого тиску течії та обмеженої пластичності створює вужче вікно безпечної конструкції. якДослідження пружинного повернення AHSSУ документах величина пружинного повернення є функцією-напруги текучості, яка поєднує початкову межу текучості з робочим зміцненням, що виникає під час формування. Обидва значення вищі для AHSS порівняно з м’якими сталями. Ця підвищена пружинна віддача безпосередньо впливає на ефективність байпасу, оскільки пружне відновлення частково зводить нанівець рельєф від зміщення, який забезпечує паз. Несучий матеріал, що примикає до виїмки, повертається назад до свого-формованого положення, зменшуючи ефективний зазор.

Практичний висновок: ви не можете створити обхідні виїмки лише з геометрії. Властивості матеріалу накладають жорсткі обмеження на те, що може забезпечити будь-який розмір і форма виїмки. Стратегія надрізу, перевірена на м’якій сталі, буде поганою в AHSS і знову поводитиметься інакше в алюмінії. Кожна категорія матеріалів вимагає власного розміру, вибору геометрії та логіки ескалації-за-станцією.

Коли ці -зумовлені матеріалом обмеження порушуються, кінцеві дефекти мають передбачувану закономірність. Тріщини на кромках, поломка опори, зміщення смуги та зморшки — кожен слід у зв’язку з певними невідповідностями між дизайном виїмки та поведінкою матеріалу.

Усунення несправностей, спричинених неправильною конструкцією виїмки байпасу

Саме ці передбачувані моделі несправностей роблять діагностику можливою. Кожен тип дефекту залишає підпис на смузі, який вказує на конкретну невідповідність між геометрією виїмки, розміром або розташуванням і фактичною поведінкою матеріалу під навантаженням. Проблема полягає в тому, щоб відрізнити дефекти,-пов’язані з байпасом, від проблем, викликаних іншими параметрами матриці, оскільки симптоми часто збігаються.

Розтріскування країв і концентрація напруги на межі надрізів

Розтріскування країв на межі надрізів є найпоширенішим видом руйнування загартованих несучих смуг-. Механізм простий: кожен обвідний паз створює геометричний розрив, а геометричні розриви концентрують напругу. Коли локалізоване напруження в корені надрізу перевищує поріг руйнування матеріалу, мікро-тріщини виникають і поширюються назовні з кожним ударом преса.

Крива s-s (крива-деформації) показує вам, де саме знаходиться цей поріг. Після кількох станцій формування деформаційне зміцнення підвищує локальне напруження течії, одночасно зменшуючи залишкову здатність до подовження. Корінь виїмки, який був у безпечних межах на другій станції, може діяти на межі руйнування на шостій станції, тому що зміцнення деформацією витратило більшу частину запасу пластичності матеріалу.

• Недостатній радіус краю:Гострі внутрішні кути в корені надрізу створюють коефіцієнти збільшення напруги від 3x до 5x. Матеріал розтріскується в точці концентрації, навіть якщо рівень об’ємної напруги залишається помірним.
• Надмірна глибина надрізу:Зменшення поперечного-перерізу несучої частини нижче 40% початкової ширини підвищує номінальне напруження в матеріалі, що залишився, вище межі текучості, прискорюючи утворення тріщин на будь-якому геометричному дефекті.
• Burr-ініціював злом:Грубі кромки зрізу від зношеного штампового інструменту діють як-існуючі дефекти. Під час циклічного навантаження ці задирки стають місцями утворення тріщин, які поширюються на носій з кожним ходом.

Коригувальні дії включають збільшення радіуса кореня виїмки принаймні до 0,75x товщини матеріалу, зменшення глибини виїмки для відновлення поперечного-перерізу несучої частини та збереження гостроти пуансона для мінімізації висоти задирок на краях вирізу.

Сценарії зміщення смуги та поломки несучої

Зсув смуги через асиметричну конструкцію байпасу менш помітний, але не менш шкідливий. Коли виїмки на одній стороні носія створюють більшу рельєфність, ніж на іншій, матеріал тече переважно до сторони з розвантаженою стороною. Смуга розвиває вигин, дрейфуючи вбік у міру просування.Аналіз стрічки журналу MetalForming Magazineпідтверджує, що коли лише одне несуче полотно розтягується або викривляється, результуючий вигин призводить до того, що стрічка відхиляється вбік, з’єднуючись у напрямних рейках і створюючи короткі подачі.

Крайнім випадком є ​​поломка несучої. Це трапляється, коли обхідні виїмки зменшують стільки поперечного-перерізу, що залишився носій не може витримати сили розтягування, що виникають під час просування подачі. Межа текучості сталі в стоншеній несучій секції падає нижче натягу подачі, і смуга ламається в-прогресії. Високо-швидкісні операції понад 200 ходів за хвилину підвищують цей ризик, оскільки динамічні сили подачі додають імпульсне навантаження на додаток до стану статичного напруження.

Зморшки та викривлення між станціями виникають через протилежну проблему: недостатнє полегшення обходу. Коли напруга стиску від операцій формування нікуди подітися, носій вигинається з площини. Це викривлення піднімає смугу від підйомників, зміщує її відносно пілотів і вносить помилки розмірів на кожній станції нижче за течією. Основна причина полягає в тому, що об’єм надрізу занадто малий, щоб вмістити фактичне об’ємне зміщення, створене операцією формування.

Діагностична логіка для дефектів-обходу

Складність усунення несправностей полягає в тому, що дефекти обхідної виїмки імітують симптоми, викликані іншими параметрами. Зміщення смуги також є результатом проблем-з тиском подаючого ролика або розвалу котушки. Розтріскування може виникнути через дефекти матеріалу або надмірну жорсткість формування. Інженерам потрібна структурована послідовність, щоб виділити першопричину.

Коли з’являється дефект,-пов’язаний зі смугою, виконайте цю діагностичну послідовність, щоб визначити, чи є джерелом обхідний паз:

1. Огляньте місце дефекту відносно виїмок обвідного каналу. Якщо тріщини, вигин або зміщення відбуваються в межах двох товщин матеріалу від межі виїмки, виїмка є основною підозрюваною.
2. Перевірте, чи є дефект-специфічним чи прогресуючим. Дефект, який погіршується від станції до станції, вказує на накопичення напруги через неадекватне полегшення, вказуючи на занижені виїмки. Дефект, виділений для однієї станції, свідчить про локальну геометрію або проблему з зазором.
3. Перевірте обидва краї носія на симетрію. Якщо одна сторона має спотворення, подовження або тріщини, а інша залишається цілою, ймовірною причиною є асиметричне розміщення байпасу.
4. Виміряйте поперечний переріз-несучої частини, що залишився, у найвужчому місці. Якщо вона падає нижче 50% початкової ширини, цілісність носія порушується незалежно від інших факторів.
5. Порівняйте межу текучості вхідного матеріалу із сертифікованими значеннями, які використовувалися під час проектування матриці. Матеріал, що працює на верхньому межі допуску специфікації, буде чинити опір байпасному потоку більш агресивно, ніж припускається номінальна конструкція.
6. Виключіть не-причини виїмок: перевірте тиск-подаючого ролика, стан пілота, розвал котушки та змащення перед зміною геометрії виїмок. Якщо ці параметри відповідають специфікації та дефект просторово корелює з розташуванням виїмок, продовжуйте модифікацію виїмок.

Якщо діагностика вказує на обхід конструкції, шлях виправлення залежить від типу дефекту. Розтріскування країв вимагає більших радіусів коріння та зменшення глибини. Несумісність вимагає повторного балансування виїмки симетрично на обох носіях. Викривлення вимагає збільшення об’єму виїмки (глибини або ширини) для забезпечення нерозслабленого стиснення. Поломка носія вимагає або зменшення глибини надрізу, або розширення носія в схемі стрічки.

Ці сценарії дефектів розглядають обхідні виїмки як окремі функції. У виробництві оснащення вони рідко працюють поодинці. Намистини, притискні накладки та сили зв’язування взаємодіють із геометрією виїмки, щоб контролювати загальну систему потоку матеріалу, і розуміння цієї взаємодії визначає, чи ваша коригувальна дія справді вирішить проблему чи просто зрушить її за течією.

Інтеграція байпасних вирізів з іншими функціями контролю потоку штампу

Жодна обвідна виїмка не працює ізольовано всередині виробничого штампувального інструменту та набору матриць. Він поділяє відповідальність за контроль потоку з тяговими намистинами, натискними накладками, тримачами заготовок і силовими системами зв’язування, кожна з яких справляє власний вплив на те, як матеріал рухається через матрицю. Взаємодія між цими функціями визначає, чи ваша смужка поводиться передбачувано, чи виправлення однієї проблеми з геометрією виїмки створює нову в іншому місці системи.

Обхід виїмок. Робота з намистинками та притискними накладками

Намистини для витяжки створюють стримуючу силу, змушуючи матеріал згинатися та розгинатися навколо рельєфу, перш ніж він потрапить у порожнину матриці. якдослідження геометрії бісерупідтверджує, що поєднання робочого зміцнення внаслідок згинання листового металу навколо радіусів валика, а також тертя ковзання створює стримуючу силу, яка контролює потік металу від краю заготовки. Цей стримуючий ефект безпосередньо зменшує об’єм матеріалу, який необхідно вмістити в обхід виїмок. Коли витяжні кульки успішно обмежують внутрішній потік, менше зміщеного матеріалу досягає несучої стрічки, що означає, що глибину та ширину виїмки можна зменшити без шкоди для стабільності стрічки.

Справедливо і зворотне. Коли радіуси витяжних валиків зношуються або сполучна поверхня руйнується, стримуюча сила падає, і більше матеріалу вільно надходить у зони формування. Надмірне зміщення, яке колись містили намистини, тепер потрапляє на ваші обхідні виїмки, розмір яких може не відповідати цьому. Ось чому досвідчені професіонали з виготовлення інструментів і штампів перевіряють стан валика як частину будь-якого-усунення несправностей, пов’язаних з байпасом. Дефект виїмки, який раптово з’явився після місяців стабільного виробництва, часто є причиною зносу борта, а не дефекту оригінальної конструкції виїмки.

Притискні подушечки додають ще один шар. Вони утримують матеріал рівно на поверхні матриці під час формування, запобігаючи локальному підйому або зморшкуванню між тримачем заготовки та пуансоном. У прогресивних штампах, які виробляють компоненти для штампування металу, підпружинені-притискні пластини контролюють поведінку стрічки в безпосередній близькості від кожної станції формування. Достатній тиск прокладки утримує матеріал на посадці, що зменшує бічні стискаючі сили, які повинні знімати обхідні виїмки. Недостатній тиск дозволяє смужці локально підніматися та згинатися, надаючи більше відповідальності за потік на геометрію виїмки.

Сила тримача заготовки (BHF) керує загальним обмеженням матеріалу на периферії операцій витягування.Дослідження від The ​​Fabricatorдокументів, що надмірний потік матеріалу та низька сила тримача заготовки можуть спричинити зморшки, тоді як недостатній потік спричинить розрив або тріщину. В операціях точного штампування виїмки BHF і байпас виконують додаткові ролі: тримач заготовки стримує матеріал у всьому світі, а виїмки створюють локальний об’ємний рельєф на певних станціях. Коли BHF збільшується, менше матеріалу витісняється в носій, зменшуючи вимоги до надрізу. Коли BHF зменшується (навмисно або через погіршення якості подушки), стрічка поглинає більш нестримний потік, і виїмки повинні це компенсувати.

Структура прийняття рішень для комбінування засобів керування матеріальними потоками

Інженерне питання полягає не в тому, чи використовувати обхідні виїмки чи інші засоби керування потоком. Це те, скільки відповідальності несе кожна функція для певної складності частини. Для простих геометрій з неглибокими формами та пластичними матеріалами можуть знадобитися лише обхідні виїмки та основний тиск утримувача заготовки. Складні автомобільні штампи з глибокою витяжкою, гострими радіусами та марками AHSS вимагають повного поєднання, що працює разом.

Використовуйте цю логіку прийняття рішень, щоб визначити правильну комбінацію для вашої програми:

• Якщо важкість формування незначна і подовження матеріалу перевищує 30%:Обвідні виїмки зазвичай забезпечують достатній контроль потоку. Намистини для витягування не потрібні, а стандартні пружинні натискні накладки зберігають рівність смуги.
• Якщо формування включає помірні витяжки з проріджуванням більше ніж на 15 %:Поєднайте обхідні виїмки з намистинами для витяжки, щоб розділити контроль потоку між носієм стрічки та периферією заготовки. Розмір виїмок на 20-30% менший, ніж окремі вимоги, оскільки намистини несуть частину стримувального навантаження.
• Якщо деталь потребує глибокої витяжки з -високоміцного матеріалу:Розгорніть повну систему. Витяжні кульки стримують периферійний потік, змінні регулятори BHF втягують-швидкість під час ходу, натискні накладки зберігають місцеву рівність, а обхідні виїмки справляються із залишковим зміщенням, яке не можуть подолати інші елементи. Розмір виїмки тут слідує за залишковим об’ємом після врахування інших контролів, а не за загальним об’ємом переміщення.
• Якщо асиметрична геометрія деталі створює незбалансований потік:Використовуйте витяжні кульки вибірково на стороні високого-потоку, розміщуючи обвідні виїмки навпроти, щоб вирівняти напругу в носії. Ця комбінація запобігає вигину смуги, який є результатом лише-одностороннього рельєфу.

Ключовим принципом для будь-якого інструменту для штампування та застосування матриці є те, що кожна функція контролю потоку має ефективний діапазон. Намистини відмінно справляються з периферичним обмеженням, але не можуть усунути накопичення напруги глибоко в носії. Пусті тримачі контролюють глобальну силу, але їм не вистачає-станційної точності. Обхідні виїмки забезпечують локалізоване,-спеціальне полегшення станції, але не можуть стримувати об’ємний потік матеріалу через фланець. Система працює, коли кожна функція працює в межах своїх можливостей, а не компенсує збій іншої функції.

Для металевих інструментів і штампів, які включають складну геометрію, багато-склади матеріалів або промислове штампування металу з жорсткими допусками, стає важко передбачити взаємодію між цими характеристиками лише за допомогою розрахунків вручну. Моделювання FEA допомагає, але перевірка виробництва залишається важливою. Інженери, які працюють із цими багато-завданнями керування потоком, де конструкція байпасної виїмки перетинається з рішеннями щодо загальної архітектури матриці, часто отримують вигоду від партнерства зі спеціалістами, які створюють індивідуальні прогресивні інструменти.Рішення для штампувальних штампів YICHENпідключайте інженерів інструментів до досвіду проектування штампів, що охоплює повний спектр інтеграції керування потоком, від геометрії виїмок і взаємодії валиків до оптимізації зв’язувальної системи по всій структурі штампів.

Отримання цих ефектів взаємодії під час проектування запобігає ітераційним циклам випробувань, які забирають тижні часу друку. Останнім кроком є ​​консолідація всіх цих принципів у повторюваний інженерний робочий процес, який переходить від макета стрічки до перевірки виробництва.

Інженерні принципи для ефективного впровадження байпасної виїмки

Кожне рішення, яке розглядається в цій статті, від вибору геометрії до-розміру-на основі матеріалу та взаємодії з кількома-функціями, згортається в єдину інженерну реальність: проектування обхідних виїмок не є окремим завданням. Це невіддільне від планування макета стрічки, вибору матеріалу та ширшої архітектури керування потоком вашого штампа. Сприйняття цього як запоздала думка чи копіювання-вставлення деталей із попереднього інструменту є причиною більшості збоїв у процесі штампування.

Логіка консолідованого рішення для проектування байпасного вирізу

Процес штампування вимагає, щоб кожне рішення про обхід логічно випливало з попереднього. Ви не можете визначити виїмку, не знаючи матеріалу. Ви не можете розмістити його, не розуміючи схеми смуги. І ви не можете підтвердити це, не вимірявши результати виробництва. Ця послідовна логіка застосовна незалежно від того, чи проектуєте ви інструменти для штампованих сталевих автомобільних кронштейнів або прецизійних штампованих металевих деталей для вузлів електроніки.

Дотримуйтесь цього контрольного списку в порядку, коли розробляєте обхідні виїмки для будь-якого нового застосування прогресивної матриці:

1. Спочатку визначте макет стрічки. Встановіть тип несучої, ширину смуги, кількість станцій, відстань між станціями та крок перед прийняттям будь-яких рішень щодо надрізу.
2. Охарактеризуйте матеріал. Запишіть межу текучості, подовження, значення n- і модуль пружності на основі сертифікованих даних. Визначте, чи це марка м’якої сталі, AHSS або алюмінію, і виберіть відповідний розмір.
3. Карта формування тяжкості по станції. Класифікуйте кожну операцію та відзначте, де досягається пік об’ємного переміщення. Це ваші основні місця обходу.
4. Виберіть геометрію виїмки на основі пластичності матеріалу та ширини носія. V-виїмка для щільного розміщення та спрямованого рельєфу, U-виїмка для помірного-до-важкого формування або обмеженої-ступенів пластичності, прямокутна для широких носіїв з пластичних матеріалів.
5. Розмір глибини та ширини за допомогою співвідношення товщини матеріалу. Почніть із 1,5-кратної товщини для помірних станцій, збільште масштаб до 3-х для важких операцій і налаштуйте на обмеження відстані між станціями.
6. Розмістіть виїмки відносно станцій формування, направляючих отворів і напрямку зерна. Зберігайте мінімальний відстань від пілот у 2 рази товщини матеріалу. Розташування на стороні несучої машини, найближче до пікового зміщення.
7. Враховуйте взаємодію з тягальними намистинами, натискними накладками та силою тримача заготовки. Зменште розмір виїмки пропорційно, якщо інші регулятори потоку несуть частину стримувального навантаження.
8. Вкажіть радіуси країв на всіх межах надрізу (мінімум 0,5x товщини матеріалу), щоб мінімізувати поширення задирок і виникнення тріщин.
9. Підтвердити в прогресивній пробній перевірці. Запустіть на швидкості виробництва та перевірте готові деталі на наявність тріщин на кромках, вигину смуги, потоншення несучої частини та відхилення розмірів.
10. Виконуйте повторення на основі вимірюваних даних, а не припущень. Налаштуйте параметри виїмки лише після того, як переконаєтеся, що дефекти корелюють у просторі та часі з розташуванням виїмок.

Вимірювання ефективності байпасної виїмки на виробництві

Добре-продумана стратегія обходу підтверджує себе завдяки трьом вимірним результатам у процесі виробництва металевого штампування. Надійність подачі смуги — це перше: постійна точність кроку на всіх станціях без коротких подач, пропусків запалювання чи з’єднання, викликаного-розвалом. Якщо частота подачі тривоги падає нижче 0,1% за зміну, байпасна система ефективно контролює накопичення стресу.

Стажність розмірів готової металевої штампованої деталі є другим показником. Коли байпасні виїмки належним чином знімають напругу формування, носій зберігає збіг із направляючими отворами, що зберігає розміри від-до-під час мільйонів ходів. Статистичні дані керування процесом (значення Cpk вище 1,33 на критичних розмірах) підтверджують, що керування потоком є ​​стабільним.

Зменшення кількості браку є третьою точкою перевірки. Поломка опори, розтріскування країв і зсув-зумовлене зміщенням — усе це породжує брухт. Під час операції штампування металевих частин із оптимізованою конструкцією байпасу кількість брухту-перевізника повинна становити менше 0,5% від загального обсягу виробництва. Якщо кількість брухту з часом зростає, причиною часто є зношені валики або зношені пружини натискних колодок, а не оригінальна конструкція виїмки.

Ці показники замикають петлю між наміром дизайну та реальністю виробництва. Інженери, готові перейти від теорії до виробництва інструментів, де обхідні виїмки, зазори, контроль задирів і потік матеріалу повинні бути оптимізовані разом як повна система, можуть підключитися доІндивідуальні рішення YICHEN для штампуваннядля підтримки проектування, яка поєднує розрив між плануванням компонування стрічки та перевіреною, готовою до виробництва-архітектурою матриці.