Прогресивне штампування алюмінію|Дефекти порізів і лом з першого дня

Що таке прогресивне штампування алюмінієвих деталей

Коли ви чуєте "прогресивне штампування", ймовірно, ви уявляєте, як сталева смуга мчить крізь -станційний інструмент із сотнями ударів за хвилину. Концепція для алюмінію залишається незмінною, але майже кожне інженерне рішення зміщується під поверхнею. Якщо ви інженер-конструктор, який визначає геометрію деталей, або професіонал із закупівель, який оцінює інвестиції в інструменти, відмінність має більше значення, ніж ви могли очікувати.

Що означає прогресивне штампування для алюмінію

Прогресивне штампування алюмінію — це -об’ємний процес формування металу, під час якого безперервна спіраль алюмінієвого сплаву просувається крізь -станційну матрицю, піддаючись послідовним операціям, таким як проколювання, згинання, формування та штампування, утворюючи готову деталь із кожним ударом преса, враховуючи унікальну формувальність алюмінію, схильність до истиранию та характеристики відкидання.

Отже, що таке прогресивна матриця на практиці? Це прецизійний інструмент, що містить кілька станцій, розташованих у послідовності, кожна з яких виконує окрему операцію на смузі, коли вона рухається вперед із фіксованим кроком. З кожним ударом преса завершена деталь виходить з кінцевої станції. Цей метод забезпечує виняткову повторюваність і низьку -вартість частини в масштабі, тому прогресивне штампування домінує у виробництві від десятків тисяч до мільйонів деталей.

Конкретно для алюмінію прогресивна матриця повинна бути сконструйована на основі матеріалу, який на кожній станції поводиться принципово інакше, ніж сталь.

Чому до алюмінію потрібен інший підхід

Менший модуль Юнга алюмінію означає значно більшу віддачу після кожної операції формування. Дослідження порівняння алюмінію та сталі в однакових інструментах показують, щоалюмінієвий компонент забезпечить більш високу віддачуніж його сталевий аналог, вимагаючи компенсації перегину, вбудованої безпосередньо в геометрію станції.

Окрім пружинного відкидання, прогресивне штампування алюмінію створює труднощі, з якими сталь рідко стикається:

• Схильність до роздратування- Алюміній прилипає до поверхонь інструментальної сталі без покриття під тиском, створюючи накопичення матеріалу, що пошкоджує матрицю та деталь.
• Нижча деформаційна здатність після згортання- На відміну від сталі, алюміній не може витримувати значну додаткову деформацію після початку згортання, що робить його набагато менш поблажливим до крайових умов формування.
• Знижене значення R-- Нижчий коефіцієнт Ланкфорда алюмінію зосереджує деформацію по товщині листа, а не розподіляє її по поверхні, що впливає на поведінку витягування та потоншення стінки.
• Зміцнення змінною деформацією- Значення n- для алюмінію падає, коли деформація збільшується до рівномірного подовження, тобто матеріал втрачає здатність рівномірно розподіляти напругу пізніше в процесі формування.

Ці властивості не позбавляють алюмінію можливості прогресивного штампування. Вони просто вимагають, щоб конструкція матриці, стратегія змащення, вибір сплаву та параметри преса були налаштовані відповідно до іншого набору правил. Наступні розділи викладають ці правила по станціях, сплав за сплавом і дефект за дефектом, надаючи вам технічну специфіку, яку пропускають загальні посібники для штампування.

Як процес прогресивного штампування працює з алюмінієм

Поведінка матеріалу алюмінію змінює те, що відбувається в кожній точці між розмотувачем і бункером для деталей. Процес прогресивного штампування відбувається в тій самій широкій послідовності незалежно від матеріалу, але технічні параметри, відстань між станціями та обмеження швидкості суттєво змінюються, коли ви замінюєте сталеву котушку на алюміній.

Станція-за-Потоком процесу

Уявіть собі котушку з алюмінію 5052-H32 товщиною 0,040 дюйма, завантажену на розмотувач. З цього моменту,прогресивний процес штампуваннярозгортається в суворо контрольованій послідовності:

1. Розмотування та рихтування- Алюмінієва котушка розмотується через випрямляч, який знімає набір котушок. Оскільки алюміній є м’якшим і більш схильним до розмітки на поверхні, на роликах випрямляча зазвичай використовуються поліровані поверхні або не-металеве покриття, щоб уникнути відбитка стрічки.
2. Годування- Сервопривід або пристрій подачі захвату просуває стрічку на точну відстань (крок) з кожним натисканням. Менша жорсткість алюмінію порівняно зі сталлю означає, що системи подачі повинні бути налаштовані, щоб уникнути викривлення смуги між механізмом подачі та матрицею.
3. Залучення пілота- Направляючі штифти входять у попередньо пробиті отвори, щоб зафіксувати смугу з точністю до-тисячної до початку будь-якого формування. Постійна якість пілотного отвору має вирішальне значення, оскільки м’якість алюмінію може дозволити слідам від штифтів деформувати навколишній матеріал, якщо зазори занадто вільні.
4. Пірсинг і бланк- Перфоратори прорізають отвори та профілі в алюмінії. Міцність на зсув для звичайних алюмінієвих сплавів становить приблизно одну{2}}третину міцності м’якої сталі, тому тоннаж прошивки падає пропорційно, але боротьба з задирками вимагає більш жорстких зазорів-до-форми.
5. Формування та згинання- Станції формують плоску смугу в-тривимірну геометрію. Кути перегину вбудовані в інструменти, щоб компенсувати високу віддачу алюмінію.
6. Карбування або тиснення (за потреби)- Локалізоване стиснення покращує розміри або додає функції. Алюміній легше тече під навантаженнями на стиснення, тому сили карбування менші, але їх потрібно ретельно контролювати, щоб запобігти екструзії матеріалу.
7. Відсікання та викид- Готова деталь відділяється від несучої смуги та викидається повітряним потоком, механічним-викидом або силою тяжіння. Легкі алюмінієві деталі особливо сприйнятливі до статичного зчеплення або перекидання всередині матриці, тому системи викиду потребують позитивного підтвердження.

Алюмінієва стрічка зазвичай обробляється товщиною від0,002 дюйма до 0,080 дюйма, хоча найкраща точка для більшості прогресивних застосувань штампування знаходиться в межах від 0,010 дюйма до 0,063 дюйма. Більш тонкі калібри дозволяють створювати складні дрібні елементи, але вимагають більше станцій, щоб уникнути розривів. Більш товстий матеріал може впоратися з агресивним формуванням на меншій кількості станцій, але вимагає більшого тоннажу та більшої відстані просування.

Розгляд сили преса та швидкості для алюмінію

Нижча міцність на розрив алюмінію, як правило, від 10 000 до 45 000 PSI залежно від сплаву та стану порівняно з 50 000+ PSI для м’якої сталі, безпосередньо зменшує тоннаж, необхідний на кожній станції. Theформула гасіння сили(периметр х товщина х міцність на зсув) виробляє приблизно на 30-50% менше тоннажу для алюмінію, ніж для еквівалентної геометрії сталевої частини. Це звучить як безкоштовна перевага, але це привносить тонкість: прогресивний штампувальний прес, призначений для алюмінію, працює з часткою своєї номінальної потужності, що може спокусити операторів збільшити швидкість понад те, що фактично підтримує формування матеріалу.

Високошвидкісні операції прогресивного штампування зі сталі та мідних сплавів можуть досягати від 800 до 1500 ударів на хвилину (SPM) на плоских або неглибоких-формованих деталях. Алюміній забезпечує порівнянну швидкість для простих операцій проколювання-або плоских-заготовок, але станції формування стають обмежуючим фактором. Кожне згинання або витягування генерує тепло тертя, яке алюміній поглинає інакше, ніж сталь. Висока теплопровідність алюмінію швидко поширює тепло, що допомагає запобігти утворенню гарячих точок, але його низька температура плавлення та схильність до жовчіння означають, що надмірна швидкість прискорює руйнування мастила та зношування клею на поверхнях пуансона.

На практиці високошвидкісне штампування металу з алюмінієм у прогресивних штампах зазвичай працює в діапазоні від 200 до 600 SPM для деталей, які потребують кількох станцій формування. Прості неглибокі геометричні форми з мінімальним вигином можуть підштовхнути вище. Ключовим обмеженням є не прес чи пристрій подачі; це взаємодія між алюмінієм та інструментом на швидкості, де тепло та подразнення стають практичною стелею.

Планування станції також змінюється. Оскільки кожна операція формування алюмінію потребує великого перегину, а матеріал менш терпить складну деформацію за один удар, інженери часто розділяють складні згини на дві або три станції, а не комбінують їх. Це збільшує довжину матриці та збільшує вартість, але запобігає утворенню тріщин, що, у свою чергу, захищає кількість брухту під час довгих виробничих циклів.

Керівництво з вибору алюмінієвого сплаву та загарту для штампування

Розділення вигинів між декількома станціями захищає цілісність деталі, але матриця може це компенсувати, лише якщо вхідний матеріал бореться з процесом із самого початку. Вибір сплаву та відпуску – це те, де фактично вирішується успіх чи невдача прогресивного штампування, часто за місяці до того, як матриця коли-небудь побачить прес. Виберіть надто твердий сплав, і ви тріснете деталі на станціях формування. Виберіть надто м’який, і ви впораєтеся з задирками, викривленнями та нестабільністю розмірів у мільйонній-тиражі.

Мета проста: узгодити комбінацію-відпуску сплаву з-вимогами кінцевого використання деталі та вимогами до формування прогресивних штампів. Наведені нижче таблиці дають вам структурований спосіб знайти відповідність.

Порівняння алюмінієвих сплавів для прогресивного штампування

Чотири сімейства сплавів охоплюють переважну більшість програм прогресивного штампування металу. Кожен забезпечує різний баланс формоздатності, міцності та стійкості до корозії. Ось як вони порівнюються при оцінці спеціально для багато-станційного прогресивного штампування:

З’являється кілька закономірностей. Сплави серій 1xxx і 3xxx є робочими конячками прогресивних матеріалів для штампування, оскільки вони пропонують найширше вікно формування. Ви можете проштовхувати їх через складні багато-послідовності, включно з неглибокими витяжками, елементами-і-форми списа, а також щільними згинами, з мінімальним ризиком розтріскування.

5052 займає золоту середину. Він забезпечує значно вищу міцність і чудову стійкість до корозії (оцінка A для загальної стійкості до-корозійного розтріскування під напругою заДані про вибір сплаву United Aluminium), роблячи це-використанням, коли деталі повинні витримувати морські умови або зовнішнє середовище. Компромісом є більш жорсткі межі формування, особливо в більш жорстких темпераментах.

6061 є викидом. Він піддається термічній-обробці та міцний, але його придатність до прогресивного штампування майже повністю залежить від стану загартування. У стані О (відпалений) він формується досить добре. У T6 це занадто важко для будь-чого, окрім ніжних вигинів, іможливе виникнення мікро- або макророзтріскуванняпід час формування. Якщо геометрія вашої деталі вимагає агресивного формування, а ваше застосування вимагає властивостей 6061-T6, типовим підходом є штампування в O-відпуску та термічна обробка згодом.

Як позначення загарту впливають на формування

Ось де спотикаються багато інженерів. Ви можете підібрати ідеально відповідний сплав і все одно знищити деталі на пресі, якщо відпустка неправильна. Відпуск визначає твердість, пластичність і здатність до деформації матеріалу, а при прогресивному штампуванні металу ці властивості визначають, чи кожна станція виробляє якісну деталь чи має тріщини.

Для прогресивних матеріалів для штампування застосовуються дві основні групи твердості:

• Н вдачі(деформаційне-загартування) - Використовується зі сплавами-термічної-обробки, такими як 1100, 3003 і 5052. Матеріал піддається холодній-обробці для підвищення міцності, іноді з подальшим частковим відпалом для стабілізації.
• Т загартовує(термічно-оброблений) - Використовується зі сплавами,-які піддаються термічній обробці, як-от 6061. Матеріал проходить термічну обробку розчину та старіння для досягнення цільових властивостей.

Наведені вище значення радіуса згину взяті з рекомендованих мінімальних радіусів згину для 90-градусного холодного формування при товщині 1/8 дюйма. Вони являють собою найтугіший згин, який можна зробити без руйнування стандартним інструментом. У прогресивних штампах, які працюють із швидкістю виробництва, вам потрібно буде додати маржу понад ці мінімуми, оскільки динамічні умови, натяг смуги та сукупна деформація на кількох станціях зменшують ефективну формувальність порівняно з одним статичним згинанням гальмового преса.

Зверніть увагу на стрибок між H14 і T6. Лист 5052-H14 чітко згинається при радіусі приблизно 1 т, тоді як для 6061-Т6 такої ж товщини потрібно 2,5 т, інакше матеріал трісне. Ця різниця перетворюється безпосередньо на геометрію станцій штампу, розрахунки перегину та кількість необхідних станцій формування.

Підбір сплаву та загарту відповідно до потреб застосування

Звучить складно? Це не повинно бути. Почніть із двох запитань:

• Що потрібно деталі, щоб вижити в експлуатації?(Міцність, корозія, електропровідність, зовнішній вигляд)
• Які операції формування виконуватиме прогресивний штамп?(Кількість вигинів, мінімальні радіуси, глибина витяжки, карбування)

Коли ці дві відповіді суперечать, як це часто буває, ваші варіанти:

• Виберіть більш м’який стан для штампування та після-обробіть до остаточних властивостей (штамп 6061-O, потім термічно обробіть до T6).
• Виберіть інший сплав, який задовольняє потреби як у формуванні, так і в обслуговуванні (5052-H32 часто замінює 6061-T6 у деталях, які потребують помірної міцності з формуванням).
• Перепроектуйте радіуси згину та особливості, щоб залишатися в межах формування вашого цільового сплаву-.

Для прогресивного штампування великого-об’єму найчастіше зустрічаються пари 1100-H14 для електричних і теплових частин, 3003-H14 для корпусів і кронштейнів загального призначення та 5052-H32 для всього, що потребує структурної міцності чи стійкості до корозії. Ці три комбінації охоплюють приблизно 80% застосувань алюмінієвих прогресивних штампів, оскільки вони пропонують найкращий баланс між тим, що може сформувати штамп, і тим, що має забезпечити готова деталь.

Сплав і загарт встановлюють межі можливого. Наступним завданням є розробка геометрії деталей, яка залишатиметься в межах цих меж, водночас відповідаючи функціональним вимогам, і саме тут вступають у дію правила DFM-для алюмінію.

Рекомендації щодо технологічності дизайну, що стосуються алюмінію

Дані про сплав і відпуск показують, на що здатний матеріал. Перетворення цього на геометрію деталей, яка фактично витримує багато-поступовий штамп на повній швидкості виробництва, — це зовсім інша дисципліна. Наведені нижче правила DFM відкалібровані для алюмінію, а не запозичені з довідників зі сталі із застосованим вільним поправочним коефіцієнтом. Дотримуйтесь їх під час проектування деталей, і ви уникнете найпоширеніших джерел брухту, переробки та пошкодження матриці в конструкції матриці прогресивного штампування.

Правила мінімального радіуса вигину та товщини стінки

Найчастіше виходять з ладу алюмінієві деталі на вигинах. Натисніть на радіус занадто сильно для комбінації відпуску-сплаву, і вздовж зовнішнього волокна згину утворюються мікро-тріщини. У прогресивному штампі, що працює сотні ходів за хвилину, цей режим відмови не відображається на одній частині; воно з’являється на тисячах, перш ніж хтось його вловить.

Ось практичні мінімуми для сплавів, які найчастіше проходять через прогресивні штампи:

• 1100-O та 3003-O:Мінімальний внутрішній радіус вигину від 0t до 0,5t. Ці повністю відпалені сплави витримують надзвичайно щільні вигини, навіть у прогресивних інструментах на швидкості.
• 1100-H14 і 3003-H14:Мінімальний внутрішній радіус вигину 1 т. Напів{2}}твердий стан все ще допускає різкі вигини, але матеріал втрачає частину свого запасу деформації для наступних станцій.
• 5052-H32:Мінімальний внутрішній радіус вигину від 1т до 1,5т. Цей сплав добре згинається поперек зерна, але помітно менш пробачливий паралельно напрямку прокатки. Конструкція згинається перпендикулярно волокнам, коли це можливо.
• 6061-T4:Мінімальний внутрішній радіус вигину 1,5 т. Прийнятно для помірного прогресивного штампування, коли вигини не є серйозними.
• 6061-T6:Мінімальний внутрішній радіус вигину2т до 5тзалежно від товщини та орієнтації зерна. Загалом уникайте формування-інтенсивних прогресивних конструкцій штампів, окрім випадків штампування в O загартуванні та -термічної обробки після цього.

Що стосується товщини стінки, конструкція матриці прогресивного штампування найбільш ефективна в діапазоні від 0,010 до 0,063 дюйма для алюмінію. Нижче 0,010 дюйма смуга втрачає жорсткість і згинається між станціями. Понад 0,080 дюйма вимоги до тоннажу зростають, і вам починає знадобитися більший відстань між станціями, що розширює матрицю та підвищує вартість інструменту. Практична найкраща точка для більшості алюмінієвих прогресивних деталей матриці становить від 0,020 до 0,050 дюйма, що врівноважує здатність до формування та структурну жорсткість готового компонента.

Зазор матриці та компенсація пружинного повернення

Зазор між штампом і різальними кромками штампа контролює висоту задирок, якість кромки та довговічність інструменту. Для штампування сталі зазвичай використовується 5-10% товщини матеріалу на кожну сторону. Алюміній потребує більш жорстких зазорів для отримання чистих країв, оскільки матеріал м’якший і рветься, а не зрізається, коли зазор занадто великий.

Рекомендований зазор-від-штампів для алюмінію в прогресивних штампах:

• М'які сплави (1100, 3003):5-7% товщини матеріалу на кожну сторону.
• Середні сплави (5052): 6-10% товщини матеріалуна кожну сторону.
• Тверді сплави (6061-T6):8-12% товщини матеріалу на кожну сторону. Вища міцність вимагає трохи більшого зазору, щоб уникнути надмірного зносу пуансона.

Пружинне повернення — це інша половина рівняння, і тут алюміній різко розходиться зі сталлю. Коли сталева частина згинається на 90 градусів, вона може відпружитися назад на 1-2 градуси. Та сама геометрія алюмінію повертається на 2-3 градуси для м’яких сплавів, таких як 5052-H32, і на 5-7 градусів або більше для 6061-T6. У прогресивній конструкції матриці ви не можете налаштувати кожну частину вручну. Компенсація повинна бути вбудована безпосередньо в геометрію станції.

Прецизійні штампи та операції штампування для алюмінію зазвичай усувають пружність через надмірне згинання. Формуючий пуансон проганяє матеріал за цільовий кут, щоб він розслабився назад у правильне положення. Для вигину на 90{12}}градусів у 5052-H32 станція матриці формується приблизно до 87-88 градусів. Для 6061-T6 вам може знадобитися 83-85 градусів, щоб приземлитися на 90 після пружного відновлення. Ці значення завжди слід перевіряти за допомогою тестових ударів під час випробування матриці, оскільки зміна температури від партії до партії може зрушити відкид на 1-2 градуси.

Відстань між елементами та геометричні обмеження

Розміщення елементів відносно вигинів, країв та інших елементів визначає, чи ваша деталь вийде з матриці чистою чи деформованою. Ці правила відображають те, як алюміній тече і деформується інакше, ніж сталь під час прогресивного штампування:

• Відстань-до-згину:Зберігайте принаймні пробиті отвори2x товщина матеріалувід найближчої дотичної лінії згину. Ближче розміщення призводить до того, що отвори спотворюються в овали під час формування, оскільки м’якість алюмінію дозволяє навколишньому матеріалу затікати в отвір.
• Відстань-до-краю:Дотримуйтеся принаймні 1,5x товщини матеріалу між будь-яким краєм отвору та краєм листа. Це запобігає розриву краю під час проколювання та зберігає структурну цілісність навколо елемента.
• Мінімальний діаметр отвору:Не менше 1x товщини матеріалу для круглих отворів. Товщина прорізів повинна бути не менше 1x по ширині. Менші елементи спричиняють надмірне відхилення пуансона та прискорене зношування алюмінію.
• Інтервал від-до-об’єкта:Зберігайте принаймні 2-кратну товщину матеріалу між сусідніми отворами або вирізами, щоб запобігти прогину полотна між елементами під час проколювання.
• Мінімальна довжина фланця:Принаймні 3x товщина матеріалу від внутрішнього радіуса до краю фланця. Коротші фланці не зачіпають формуючий інструмент належним чином і створюють непостійні кути згину.
• Висота тиснення:Обмеження до 3-кратної максимальної товщини матеріалу для стандартного прогресивного формування. Глибші рельєфи вимагають додаткових станцій і ризикують розірватися при жорсткіших температурах.

Ці правила інтервалу взаємодіють між собою. Уявіть, що ви проектуєте кронштейн із трьома отворами біля лінії згину. Якщо отвори розташовані на правильній відстані один від одного, але занадто близько до згину, усі три викривляться під час формування. Перевірте кожну функцію як із сусідніми, так і з найближчою операцією формування.

Досяжні допуски в алюмінієвому прогресивному штампуванні зазвичай знаходяться в діапазоні від +/-0,05 мм до +/-0,10 мм для порожніх розмірів і проколів. Формовані розміри, такі як кути згину, висота фланців і глибина формування, мають ширші діапазони допусків, як правило, від +/-0,10 мм до +/-0,25 мм, оскільки зміна пружності вносить додаткову невизначеність. Прецизійні штампові та штампові цехи, які використовують добре обслуговуваний алюмінієвий інструмент із датчиком у матриці, можуть підтримувати більш жорсткий кінець цих діапазонів стабільно в серіях, що перевищують 500 000 деталей.

Повторюваність протягом тривалого циклу - це те, де властивості алюмінію створюють унікальний виклик. Алюміній накопичується на гранях пуансона та поверхнях штампів через задирання, що поступово змінює зазори та характеристики задирок. Прогресивна конструкція матриці для алюмінію повинна передбачати заплановані інтервали технічного обслуговування для очищення подертих поверхонь і повторного-полірування наконечників пуансона. Без такої дисципліни допуски змінюються в міру проходження пробігу, навіть якщо матриця різала ідеально на початку.

Із заблокованою геометрією та правилами DFM, вбудованими у вашу CAD-модель, наступною змінною, яка визначає рівень браку, є те, наскільки ефективно розкладка смуги використовує матеріал, особливо важливо, коли алюмінієва рулонна ціна за фунт дорожча, ніж м’яка сталь.

Оптимізація компонування стрічки та гнізда для алюмінієвих рулонів

Алюмінієва катушка зазвичай коштує в два-три рази дорожче за фунт, ніж м’яка сталь. Ця різниця в ціні означає, що кожен відсоток використання матеріалу сильніше впливає на вартість вашої деталі. Розкладка стрічки з використанням 72% сталі може бути прийнятною. Такий самий макет з алюмінію з обрізним полем на кожному штриху. Інтелектуальне компонування стрічки та гніздування – це те, де прогресивні штампи окупають себе або де погане планування мовчки виснажує прибуток через мільйони циклів.

Дизайн несучої стрічки та пілотна стратегія

Несуча стрічка утримує частину, прикріплену до котушки, коли вона рухається через кожну станцію. Що стосується алюмінію, конструкція тримача повинна збалансувати дві конкуруючі цілі: підтримувати смужку достатньо стабільною для точної подачі та тримати тримач достатньо вузьким, щоб мінімізувати витрати матеріалу.

Ширина носія повинна бути принаймні вдвічі більшою за товщину матеріалу, щоб протистояти розриву під час прогресування, але ширші носії на алюмінієвій смузі спалюють дорогий матеріал, який стає брухтом. Центральні опори добре працюють, коли формування відбувається з обох сторін профілю деталі. Зовнішні носії дають вам доступ до центральних елементів формування, але додають матеріал з обох країв. Односторонні-тримачі економлять матеріал, але можуть спричинити бічний зсув тонких алюмінієвих смужок, оскільки матеріал не має такої жорсткості, як сталь, щоб протистояти асиметричним силам формування.

Пілотні отвори служать системою реєстрації смуги. Пробиті на початку послідовності, вони приймають пілотні штифти на кожній наступній станції, щоб зафіксувати позицію перед початком будь-якої операції. В алюмінії розміщення направляючих отворів має додаткову увагу: м’якість матеріалу означає, що направляючі штифти можуть подовжувати отвори протягом тисячі циклів, якщо посадка надто туга. Поширеним підходом є розміщення спеціальних направляючих отворів на самій несучій смузі, а не використання отворів для функціональних частин як направляючих. Це зберігає допуски на отвори на готовій деталі та дає пілотам спеціальну змінну зону зачеплення.

Коли для довгих штампів або складних послідовностей потрібні два набори пілотів, одночасне штампування обох наборів на одній станції усуває дрейф вирівнювання між парами пілотів, деталь, яка має більше значення для алюмінію, тому що навіть незначне зміщення викликає видиму деформацію м’якого матеріалу.

Методи гніздування для максимального виходу матеріалу

Розкладка стосується того, як деталі орієнтуються та розташовуються в межах ширини смуги, щоб отримати максимальну кількість готових деталей із мінімальної сировини. Завдяки вищій вартості алюмінію навіть 5% покращення використання при тиражі 500 000 штук означає значну економію.

Основні принципи оптимізації компонування стрічки для прогресивного штампування алюмінію:

• Мінімізуйте відстань прогресування.Коротший крок означає менше матеріалу на деталь. Однак крок має залишатися достатньо довгим, щоб забезпечити роботу найбільшої станції без перешкод між суміжними елементами. Для алюмінію тримайте крок настільки щільним, наскільки це дозволяє геометрія формування, орієнтуючись на менше 10% мертвого простору між профілями деталей уздовж напрямку подачі.
• Розташуйте частини так, щоб максимально використовувати ширину смуги.Повертайте або дзеркально відображайте деталі так, щоб скелет брухту між профілями був настільки тонким, наскільки це можливо. Розглянемо два-розкладку або розміщення в шаховому порядку для симетричних частин, де це дозволяє ширина смуги.
• Вирівняйте критичні вигини перпендикулярно напрямку зерна.Формованість алюмінію спрямована. Напрям прокатки створює орієнтацію зерна, що впливає на пластичність при вигині. Орієнтація деталі таким чином, щоб великі вигини проходили поперек зерна, зменшує ризик розтріскування, навіть якщо це трохи зменшує використання. Підвищення надійності зазвичай переважує втрати матеріалу на 2-3%.
• Використовуйте тримачі для копій, де це дозволяє геометрія.Носії для списів створюються шляхом проколювання, а не обрізання, що зменшує брак, оскільки матеріал залишається прикріпленим. Цей підхід добре працює з алюмінієм, оскільки м’якість матеріалу дозволяє чисте проколювання без зайвої стружки чи задирок.
• Дизайн негативних і позитивних обхідних виїмокщоб контролювати просування смужки та запобігати-попаданню. У матрицях для штампування листового металу обхідні виїмки дозволяють смузі правильно просуватися навіть у разі помилки подачі, запобігаючи збоям матриці. Для алюмінію геометрія виїмки має уникати гострих внутрішніх кутів, які зосереджують напругу та ризикують розірвати носій під час високо-швидкісної подачі.

Негативні та позитивні обхідні виїмки в штампах для формування листового металу відіграють вирішальну роль у надійності подачі. Позитивна виїмка — це матеріал, що залишився на смузі, що контактує з упорним блоком; негативна насічка – це видалений матеріал, щоб смужка могла вільно проходити. В алюмінії заокруглюйте внутрішні кути негативних вирізів до радіуса принаймні 0,5 t, щоб запобігти виникненню мікро-тріщин, які можуть поширюватися під час циклічного натягу подачі.

Відстань прогресу також безпосередньо взаємодіє зі швидкістю натискання. Коротший крок забезпечує швидший цикл, оскільки пристрій подачі переміщує менше матеріалу за хід, зменшуючи навантаження на прискорення та уповільнення. Для алюмінієвих рулонів, де маса смуги на одиницю довжини нижча, ніж у сталі, менший крок у поєднанні з легким матеріалом дозволяє прогресивним інструментам і матрицям працювати на вищій межі діапазону швидкості без шкоди для точності подачі. Компоненти прогресивної матриці, відповідальні за транспортування смуги, включаючи підйомники, напрямні заготівлі та сам пристрій подачі, усі виграють від зменшених інерційних навантажень, коли крок залишається компактним.

Відносини працюють в обох напрямках. Якщо геометрія вашої деталі вимагає великої відстані просування, швидкість подачі має зменшитися, щоб дати сервоприводу достатньо часу для прискорення та уповільнення стрічки без перевищення. В алюмінію перевищення не просто викликає неправильне узгодження; він може викривити смугу між живильником і входом у матрицю, оскільки матеріал не має міцності стовпа сталі при еквівалентній товщині.

Зерновий напрямок тут заслуговує ще разу згадати. Якщо ви орієнтуєте деталь на максимальне використання, але розміщуєте критичні згини паралельно напрямку прокатки, ви можете заощадити 4% матеріалу та втратити все це в брухт через розтріскування-лінії згину. Перед блокуванням макета завжди перевіряйте орієнтацію на дані про формуваність сплаву.

Рішення щодо розміщення смуги фіксують вартість матеріалу та поведінку подачі протягом усього терміну служби інструменту. Але навіть ідеально вкладена смуга з ефективним кроком вироблятиме дефектні деталі, якщо не врегулювати зв’язок між алюмінієм і поверхнею інструменту, а саме тут важливий вибір мастила та контроль обробки поверхні.

Змащення та обробка поверхні для алюмінію

Алюміній не просто зношує матриці прогресивного штампування. Це прив’язує до них. Коли алюмінієвий лист ковзає під тиском по незахищеній інструментальній сталі, локальне тепло від пластичної деформації може спричинити мікро-зварювання частинок алюмінію безпосередньо до поверхні матриці. Це неприємно, і це єдиний найбільш руйнівний режим руйнування, характерний для алюмінію в штампах прогресивного штампування. Якщо їх не контролювати, відкладення, що викликають подразнення, утворюють тріщини на кожній наступній деталі, збільшують зазори та призводять до незапланованого технічного обслуговування штампу, що скорочує час безвідмовної роботи.

Виправлення потребує двох узгоджених стратегій: правильного мастила, щоб запобігти контакту-з-металом, і правильної поверхні інструменту, щоб протистояти адгезії, навіть коли мастило розріджується на станціях високого-тиску.

Вибір мастила для запобігання заїду

Вибір мастила для алюмінію – це не те саме рішення, яке ви б зробили для сталі. Стирання сталі виникає в основному внаслідок динамічного тертя. Прилипання алюмінію відбувається за допомогою іншого механізму: локального плавлення, викликаного теплом, що виділяється під час пластичної деформації. Ефективне граничне мастило має залишатися на місці, коли матриця закривається та стрибає тиск, а не видавлюватися із зони контакту під навантаженням.

Дослідження, проведені в Центрі вдосконаленого виробництва та матеріалів Оклендського університету, перевірили порогові значення истиранию для алюмінію AA5754 у різних умовах мастила. Результати повчальні. смастило не застосовувалося, задирання ініціювалося лише при середньому контактному тиску 7 МПа, незалежно від матеріалу матриці. Застосуйте мастило з сухою плівкою, наприклад Drycote 2-90, і поріг підскочить до 28-40 МПа залежно від вставки матриці. Млинне масло (61AUS при 50 мг/фут2) підняло його до 23-26 МПа. Висновок: сухі плями в будь-якій частині матриці для прогресивного штампування є катастрофічними для алюмінію, а мастила із сухою плівкою перевершують звичайні оливи для заводів щодо стійкості до задирання.

Ось порівняння трьох основних категорій мастил для прогресивного штампування алюмінію:

• Мастила з сухою плівкою (наприклад, Drycote 2-90):Наноситься на котушку перед штампуванням. Забезпечують найвищий поріг задирання та найнижчий коефіцієнт тертя (забезпечують глибшу тягу та щільніші згини). Вони залишаються прикріпленими до поверхні листа під високим контактним тиском, а не віджимаються. Ідеально підходить для формування-інтенсивних штампів прогресивного штампування. Недолік: нанесення має бути рівномірним; оголені ділянки негайно стають місцями, що викликають роздратування.
• Млинні масла на-нафтовій основі (наприклад, 61AUS):Наноситься на рулонному млині або за допомогою роликових аплікаторів перед пресом. Достатній для операцій-помірного тиску, таких як проколювання та неглибоке згинання. Вони забезпечують менший захист від подряпин, ніж сухі плівки при високому контактному тиску, оскільки їх можна змістити з поверхні розділу матриці-. Підходить для більш простих прогресивних операцій штампів, де сили формування залишаються низькими.
• Синтетичні мастила (водо{0}}розчинні або на-емульсійній основі):Забезпечте гарне охолодження та змащення для-високошвидкісних операцій. Легше очистити від деталей перед подальшими процесами, такими як анодування або фарбування. Однак вони швидше випаровуються під впливом тепла тертя, що означає, що системи повторного нанесення часто необхідні для довгих прогресивних штампів із багатьма станціями формування.

Спосіб застосування має таке ж значення, як і тип мастила. Роликові машини для нанесення покриттів забезпечують стабільну товщину плівки по всій ширині стрічки, але можуть пропускати краї. Системи розпилення забезпечують повне покриття, але можуть-застосуватися, спричиняючи аквапланування, що впливає на участь пілота. Для штампів прогресивного штампування з алюмінієм найнадійнішим підходом є попереднє-нанесення сухої плівки на рівні котушки, доповнене цілеспрямованим розпиленням на певних -станціях тертя всередині матриці.

Контроль обробки поверхні та сумісність із-обробкою

Мастило запобігає прилипанню алюмінію до матриці. Інструментальний матеріал і покриття визначають, що відбувається, коли мастило розріджується в точках контакту з найвищим-тиском, що неминуче відбувається під час тривалого виробництва.

Традиційні PVD керамічні покриття, такі як TiN, TiCN і TiAlN, не мають достатньої стійкості до статичного тертя для алюмінію. Польові випробування показують, що пуансони з покриттям TiN- демонструють видиме прилипання алюмінію після 35 000 ударів, тоді як пуансони з покриттям CrN + DLC ({-подібний до вуглецю), що працюють на тій же матриці, не показали жодного. Ця комбінація CrN + DLC дозволила виготовити понад 800 000 деталей для обробки алюмінію без необхідності очищення прилиплого матеріалу.

Для прогресивних твердосплавних штампів пластини з карбіду вольфраму забезпечують надзвичайну твердість і зносостійкість на станціях різання. Гладка, не-реактивна поверхня твердого сплаву протистоїть адгезії алюмінію краще, ніж інструментальна сталь без покриття, що робить його кращим матеріалом для вставок для пуансонів і штампів, які відчувають найвищий контактний тиск алюмінію. Поєднання твердосплавних пластин на станціях різання з формувальними пластинами з покриттям CrN + DLC дає вам штамп для штампування, розроблений спеціально для подвійних режимів руйнування алюмінію: стирання на ріжучих кромках і адгезія на формувальних поверхнях.

Оздоблення поверхні матриці також впливає на зовнішній вигляд готової деталі, що має значення, коли деталі проходять подальшу обробку поверхні. Алюмінієві деталі, призначені для анодування, не повинні мати слідів штампу, подряпин і залишків мастила. Анодування підсилює всі дефекти поверхні, оскільки оксидний шар прозорий і зміцнює будь-яку текстуру, яка існує під ним. Якщо ваш штамп для прогресивного штампування залишає навіть незначні смуги від ранньої-стадії истирания, ці сліди залишаються незмінними після анодування.

Практичні наслідки для рішень щодо інструментів:

• Відполіруйте всі формувальні поверхні до 8 мікродюймів Ra або кращеколи деталі будуть анодовані або пофарбовані. Шорсткіші поверхні захоплюють частинки алюмінію та ініціюють появу іржі раніше.
• Вкажіть покриття CrN + DLC на станціях формування та обрізних вставкахдля деталей, що вимагають косметичної якості поверхні. Низький коефіцієнт тертя покриття (приблизно 0,1) запобігає появі подряпин.
• Вибирайте мастила, сумісні з кінцевою обробкою.Оливи на нафтовій- основі потребують очищення розчинником перед анодуванням, додаючи етап процесу. Сухі плівки та водо-синтетичні матеріали очищаються легше, зменшуючи-вартість попередньої обробки та усуваючи потенційне джерело поверхневих дефектів готового покриття.
• Встановіть інтервали перевірки истираниюна основі обсягу частини. Навіть на інструментах з покриттям з часом з’являються мікро-відкладення. Виявлення їх на ранній стадії, ще до того, як вони забиють частини, зберігає як якість поверхні, так і точність розмірів.

Кожен дефект поверхні, який виник під час штампування, переноситься на кінцевий продукт. Добре-вибраний мастильний матеріал у поєднанні з правильним покриттям матриці та специфікацією обробки поверхні запобігає утворенню цих дефектів. Але коли вони все-таки з’являються, знання того, як визначити їх першопричини та швидко їх усунути, відокремить стабільний виробничий процес від того, який утворює брухт, що веде нас до повного спектру дефектів алюмінієвого штампування та їх усунення.

Поширені дефекти та усунення несправностей у штампуванні алюмінію

Навіть з правильним мастилом, правильним покриттям і полірованою поверхнею матриці дефекти все одно з’являються. М’якість алюмінію, схильність до задирання та обмежена пластичність після-шийки створюють режими руйнування, яких немає в сталевих штампах. Раннє виявлення цих дефектів, розуміння їх кореневих причин і застосування правильного виправлення — це те, що відрізняє процес, який запускає 0,5% браку, від однієї кровотечі, яка становить 5% або більше, у великому-об’ємі.

У наведеній нижче таблиці наведено найпоширеніші дефекти, з якими ви можете зіткнутися, їх походження та способи систематичного усунення кожного з них.

Тріщини, зморшки та розриви алюмінію

Ці три дефекти мають спільну нитку: матеріал втратив пластичність ще до завершення операції формування. Але конкретні механізми відрізняються, як і виправлення.

Розтріскування відбувається на вигинах, коли зовнішнє волокно перевищує межу подовження сплаву. Ви помітите це найчастіше в деталях 5052-H32 і 6061-T4, де радіуси вигину розроблено відповідно до стандартів сталі. Алюміній просто не може витримати те саме співвідношення радіуса-до-товщини без руйнування. Шлях корекції простий: відкрити радіус, змінити орієнтацію деталі відносно зерна або розділити згин на попередній згин і кінцевий згин на послідовних станціях.

Зморшки з’являються в операціях малювання та елементах форми -списів, де матеріал стискається, а не розтягується. Уявіть, що ви штовхаєте аркуш паперу у форму чашки; надлишки матеріалу вздовж стін вигинаються. У прогресивному штампуванні це проявляється у вигляді рифлених бічних стінок або зморщених фланців. Додавання намистин для витягування або збільшення тиску-притискання змушує матеріал розтягуватися, а не стискатися, усуваючи зморшки.

Розрив — це протилежність зморшкуванню. Це відбувається, коли матеріал розтягується за межі формування, як правило, на радіусах входу в матрицю або над носами пуансона під час операцій витягування. Коли алюміній розривається, руйнування відбувається раптово, оскільки матеріал майже не викликає деформації після-шийки. На відміну від сталі, яка поступово стоншується і попереджає, алюміній переходить від прийнятного до розриву у вузькому діапазоні деформацій. Виправлення полягає в перерозподілі напруги: використовуйте більший радіус входу, додайте проміжну формувальну станцію або збільште змащення, щоб зменшити-напругу тертя в критичній зоні.

Запобігання утворенню задирок і задирам

Задирки та задирки являють собою дві сторони проблеми взаємодії алюмінієвих інструментів. Задирки утворюються на ріжучих краях, коли зазор відсутній або пуансони тупі. На поверхнях ковзання утворюється подразнення, коли алюміній з’єднується з матрицею.

Для контролю задирок у високошвидкісному штампуванні важливе значення має чітке керування зазором. М’якість алюмінію означає, що навіть незначні зміни зазору призводять до помітних коливань висоти задирок. Пуансон, зношений на 0,001 дюйма, що може бути прийнятним для сталі, створює видимі задирки в алюмінії. Інтервали перевірки гостроти пуансона повинні бути приблизно вдвічі менші, ніж ви плануєте для еквівалентних сталевих штампувальних компонентів.

Запобігання задирам зводиться до трьох рівнів захисту: покриття мастила (ніколи немає сухих плям), поверхневі покриття на формувальних і витягувальних вставках (CrN + DLC значно перевершує TiN для алюмінію) і керування контактним тиском (залишайтеся нижче порогового значення задирів для вашої комбінації мастила-матеріалу). Дослідження Оклендського університету показали, що твердо-хромовані чавунні вставки D6510 стійкі до задирання до 37,9 МПа під час змащування, порівняно з 31,6 МПа для литої сталі S0050A. Вибір матеріалу для штампування є частиною стратегії запобігання, а не задумкою.

Коли не можна використовувати прогресивні матриці для алюмінієвих деталей

Прогресивне штампування є потужним, але не універсальним. Чесне проектування означає розпізнавання, коли процес не підходить до деталі, перш ніж інвестувати в інструменти, які виробляють брухт замість штампованих компонентів.

Розгляньте альтернативи, якщо ваша алюмінієва деталь передбачає:

• Глибока витяжка, що перевищує діаметр заготовки в 2-3 рази:Прогресивні штампи можуть справлятися з дрібними витягуваннями, але глибокі форми чашки або раковини вимагають контрольованого потоку матеріалу, з яким краще справляється установка для штампування з переносним штампом. Матриці передачі переміщують окремі заготовки через незалежні станції з повним контролем тримача заготовок на кожному етапі витягування, що робить їх правильним вибором для корпусів батарей, глибоких корпусів і циліндричних форм.
• Надзвичайно вузькі радіуси в жорстких відпусках:Якщо ваша конструкція вимагає радіусів вигину менше 1t у 5052-H32 або будь-який вигин у 6061-T6, поступове формування призведе до постійного розтріскування. Або змініть температуру, перепроектуйте геометрію, або скористайтеся прес-формою, де ви можете застосувати нагріте формування на певних станціях.
• Великий розмір деталі відносно станини преса:Для прогресивних штампів потрібна ширина смуги плюс матеріал основи плюс зазор до краю смуги. Коли деталі перевищують 12-18 дюймів в одному вимірі, необхідна ширина рулону та вантажопідйомність преса роблять штампування штампів для перенесення більш економічним.
• Дуже низькі обсяги виробництва (менше 10 000-25 000 деталей):Витрати на інструменти для прогресивних штампів високі, зазвичай від 30 000 до 150 доларів США000+ залежно від складності. За малих обсягів ви не можете амортизувати ці інвестиції. Складна матриця, яка виконує штампування та проколювання за один хід з подальшим вторинним згинанням у гальмівній матриці, часто забезпечує нижчу загальну вартість для коротких тиражів.
• Частини, які вимагають-переробки між станціями:Якщо ваша деталь потребує точкового зварювання, вставлення гайки чи інших операцій, не пов’язаних із штампуванням, у-послідовності, матриці для перенесення забезпечують незалежність від станції та час витримки, чого не може виконати поступова подача стрічки.

Схема прийняття рішення проста. Прогресивні матриці виграють, коли вам потрібен великий об’єм, жорсткі допуски, багато-компонентна складність у тонкому та середньому алюмінії та швидкий час циклу. Штампування з перенесенням виграє для великих деталей, глибокої витяжки та процесів, які потребують незалежного керування станцією. Складні матриці виграють для простої плоскої геометрії в помірних обсягах, де бюджет інструментів обмежений.

Вибір неправильного процесу не просто витрачає інвестиції в інструменти. Це блокує вас у шаблоні дефектів, які не можна повністю вирішити жодним способом усунення несправностей, оскільки основна невідповідність частин-процесу залишається. Правильно оберіть процес, і рівень браку залишиться низьким з першого виробничого циклу, що готує основу для розуміння того, як вартість інструментів, економіка матеріалів і порогові значення взаємодіють, щоб визначити вашу реальну вартість-деталі.

Структура витрат та економіка прогресивного штампування алюмінію

Вибір правильного процесу усуває дефекти. Але це рішення також має фінансовий вимір, який команди із закупівель та інженери-виробники повинні оцінити кількісно, ​​перш ніж вкладати капітал. Поступове штампування алюмінію передбачає чітку структуру витрат, де витрати на матеріал, інвестиції в інструменти та обсяг виробництва взаємодіють інакше, ніж у сталі. Розуміння цих економічних факторів визначає, чи впаде ваша-вартість за деталь до копійок, чи амортизація інструментів ніколи не буде повністю беззбитковою.

Інвестиції та амортизація інструментів

Прогресивні штампи для алюмінію зазвичай коштують від 10 000 до 200 000 доларів США, а найбільш-деталі середньої складності коштують від 15 000 до 50 000 доларів США. Алюмінієві-інструменти часто коштують на 10-20% дорожче, ніж еквівалентні сталеві матриці, через покриття, твердосплавні вставки та поліровані формувальні поверхні, необхідні для боротьби з задиранням і збереження обробки деталей.

Ця початкова інвестиція амортизується в загальному обсязі виробництва. Штамп вартістю 40 000 доларів США, який виробляє 500 000 деталей, додає 0,08 долара США за штуку до вартості інструменту. Та сама матриця з 50 000 деталей додає 0,80 долара. Ця математика проста, але багато команд недооцінюють витрати на розробку. Випробування штампу, ітерація пружинного повернення та валідація процесу для алюмінію можуть збільшити на 30-50% вище вказану ціну штампа до того, як почнеться стабільне виробництво. Бюджет на 4-7 раундів ітерації на алюмінієвому прогресивному інструменті середньої складності, причому на кожен раунд витрачається час пресування, години інженерів і зразок матеріалу.

Вартість матеріалу та економіка брухту

Алюмінієва катушка коштує в два-три рази дорожче за-фунт м’якої сталі. Цей мультиплікатор робить використання матеріалів найпотужнішим важелем у рівнянні витрат. Смугова розкладка з використанням 78% проти 72% заощаджує приблизно 8% матеріалу на деталь. За цінами на алюміній це покращення на 6-точок у мільйонному тиражі може компенсувати значну частину інвестицій у інструменти.

Економіка брухту пропонує частковий залік. Алюмінієвий брухт зберігає приблизно 40-60% своєї початкової цінності порівняно з 15-25% сталевого брухту. Цей вищий коефіцієнт відновлення означає, що ефективна вартість відходів матеріалу нижча за фунт, ніж показують цифри використання сировини. Тим не менш, метою залишається максимізація використання за рахунок щільного розміщення та мінімальної ширини несучої смуги, оскільки навіть вартість відновленого брухту не відповідає маржі, яку ви заробляєте на готових деталях.

Для довгострокових програм штампування металу, які перевищують 500 000 одиниць на рік, навіть невелика економія матеріалу на-частину значно збільшується. Покращення витрат на матеріал на деталь на 0,03 дол. США дає 15 000 дол. США щорічно за такого обсягу, цього достатньо, щоб виправдати пере-переробку макета стрічки або інвестування в ширшу матрицю з кращим розміщенням.

Порогові значення обсягу для прогресивного вирівнювання матриці

Точка переходу, коли прогресивне оснащення забезпечує позитивну рентабельність інвестицій, залежить від складності деталей, але загальні порогові значення дотримуються незмінно для алюмінієвих застосувань:

Після 50 000 одиниць на рік прогресивні матриці стають дуже сприятливими для більшості алюмінієвих деталей. Нижче цього порогу амортизація інструментів перевищує економію на-деталь. Над ним економіка стає переконливою. Розглянемо кронштейн, який коштує 4,50 доларів за одиницю завдяки лазерному різанню з вторинним згинанням. Та сама деталь через довготривале прогресивне штампування коштує 0,45 дол. США після наявності інструментів. При 100 000 одиниць на рік ця економія в розмірі 4,05 дол. США на-частині повертає 405 000 дол. США на рік, окупаючи навіть дорогу матрицю протягом кількох тижнів після початку виробництва.

Штампування великого обсягу – це те, де прогресивні штампи демонструють свою повну економічну перевагу. Точна повторюваність мільйонами штрихів означає постійну якість без-навантаження на перевірку деталей. Ефективне багато-станційне формування усуває вторинні операції, які збільшують витрати на обробку та ризик браку. А алюмінієва стрічка забезпечує більшу швидкість пресування, ніж еквівалентні сталеві деталі, що ще більше зменшує вартість циклу для програм штампування великої кількості.

Для інженерів-виробників, які оцінюють інвестиції в інструменти для алюмінієвих програм, постачальник, якого ви обираєте для виготовлення штампу, безпосередньо впливає як на початкову вартість, так і на-довгострокову економіку виробництва.Можливості прогресивного штампування YICHENнацілені саме на цей сценарій: велико{0}}виробництво алюмінію, де багато-станційне формування, точна повторюваність і масштабоване масове виробництво визначають вимоги до інструментів. Оцінюючи постачальників штампів, враховуйте не лише вказану ціну штампів, але й ризик розробки, швидкість ітерації та те, чи має виробник перевірений досвід роботи з алюмінієвими інструментами.

Вартість інструменту та економіка матеріалів встановлюють фінансову основу. Але щоб перетворити ці цифри на обґрунтоване рішення про вибір постачальників, потрібно знати, як оцінювати постачальників штамрів за-специфічними критеріями алюмінію, де стратегія закупівель стає такою ж важливою, як інженерні специфікації.

Пошук штампів для прогресивного штампування для виробництва алюмінію

Матриця, яка бездоганно працює у сталі, може утворювати брухт від першого штриха в алюмінії. Ця реальність робить вибір постачальника не просто закупівлею. Це технічне рішення, яке визначає, чи принесуть ваші інвестиції в інструменти прибуток чи вимагатимуть місяців усунення несправностей. Під час оцінювання виробників прогресивних штампів для алюмінієвих програм критерії зміщуються в бік-специфічного досвіду матеріалу, суворості перевірки та довгострокової-інфраструктури підтримки.

Ключові критерії оцінки для постачальників штампу

Не кожен постачальник штампів для штампування вирішив проблеми-специфічного алюмінію, про які йдеться в цій статті: запобігання задирам, компенсація пружності,-відповідні зазори для сплаву та збереження обробки поверхні протягом мільйонів циклів. Ваш процес оцінювання має віддати перевагу цим можливостям у такому порядку:

1. Продемонстрований досвід роботи з алюмінієвими інструментами. Група матриць прогресивного штампування YICHENзосереджується на допомозі інженерам-виробникам і групам із закупівель у створенні штампів для великих-об’ємів металевих деталей, які вимагають ефективного-станційного формування, точної повторюваності та масштабованого масового виробництва. Складаючи короткий список постачальників прогресивних штампів, почніть із будівельників, які можуть показати перевірені алюмінієві програми, а не лише сталеві інструменти з оновленим покриттям.
2. Можливість-власного моделювання формування.Постачальники, які використовують-компонування смуги та аналіз формоутворення на базі FEM, виявляють проблеми відкидання, зони стоншення та концентрацію деформації перед різанням сталі. Це скорочує ітерації тестування з 6-7 раундів до 2-3, заощаджуючи тижні та десятки тисяч на розробці.
3. Специфікації інструментів проти-задирів як стандартна практика.Запитайте, які покриття та вставні матеріали використовує будівельник на станціях формування алюмінію. Покриття CrN + DLC і твердосплавні вставки мають бути частиною їх стандартного підходу до алюмінію, а не запізнілою думкою про підвищення заряду.
4. Випробування якості друку та документації.Виробник прогресивних штампів, перевіряючи алюмінієві інструменти на зношеному пресі з поганою повторюваністю BDC, запропонує штамп, який буде погано працювати на вашому виробничому обладнанні. Запитайте, яку марку та модель преса вони використовують для випробування, і запитайте технічні характеристики точності.
5. Програми підтримки технічного обслуговування та перешліфування.Алюмінієві інструменти потребують більш частого обслуговування, ніж сталеві матриці, через накопичення подряпин і знос пуансона. Оцініть, чи пропонують виробники штампів у вашому списку послуги з повторного шліфування за розкладом, запаси запасних пуансонів і підтримку дистанційного усунення несправностей.
6. Масштабованість для збільшення обсягу.Ваше початкове замовлення може становити 200 000 деталей на рік, але якщо програма зросте до 2 000 000, чи зможе компанія прогресивного штампування підтримувати дублікати інструментів, запасні набори матриць або конфігурації з кількома-полотнами без пере-переробки з нуля?

Перевірка інструментів для-специфічних проблем з алюмінію

Кваліфікація не закінчується, коли постачальник доставляє кубик. Валідація прогресивного штампування алюмінію вимагає підтвердження того, що інструмент справляється з унікальною поведінкою матеріалу в умовах виробництва, а не лише в умовах випробування.

Під час перевірки виробників штампів для металевого штампування вимагайте ці результати перевірки перед тим, як підписати документ про прийняття інструменту:

• Перша-перевірка товару на швидкості виробництва- not slow-зразки штрихів. Алюміній поводиться по-іншому при 300 SPM, ніж при 30 SPM через виділення тепла та поведінку мастильної плівки.
• Дані Cpk для мінімум 2000 штукдля критичних розмірів. Це підтверджує, що повторюваність враховує зміну пружності по довжині смуги та різницю в матеріалах котушок-{2}}.
• Звіт про інспекцію задирання після перевірки.Будь-яка адгезія, видима на формувальних поверхнях після 2000 деталей, сигналізує про наявність покриття або мастильного зазору, який експоненціально погіршується під час виробництва.
• Задокументовані вимірювання зазору матриціперевірено CMM на станціях проколювання та заготовки, підтверджуючи, що значення знаходяться в діапазоні 5-10% на сторону, що підходить для вашого конкретного алюмінієвого сплаву.
• Звіт про використання матеріалу стрічкового макетапоказує фактичну врожайність проти теоретичної. Прогресивні послуги штампування, які відстежують цей показник, демонструють-усвідомлення витрат, що безпосередньо приносить користь вашій-економіці.

Вибір серед виробників штампів — це, зрештою, рішення щодо управління ризиками. Найнижча-зазначена ціна матриці нічого не означає, якщо випробування тягнеться через 8 ітерацій, роздратування змушує відновлювати матрицю за 50 000 ходів або пружинний дрейф виробляє--специфіковані деталі, які потрапляють до вашого клієнта. Надавайте перевагу будівельникам із перевіреними програмами виробництва алюмінію, перевіреними стратегіями проти-заїдання та інфраструктурою для підтримки вашого інструменту протягом усього життєвого циклу виробництва. Ця комбінація перетворює ваші прогресивні інвестиції з азартної гри на передбачувану вартість-за-частину з першого дня.

Поширені запитання про прогресивне штампування алюмінію

1. Які алюмінієві сплави найкраще підходять для прогресивного штампування?

Найпоширенішими сплавами є 1100-H14 для електричних і термічних частин, 3003-H14 для-кронштейнів і корпусів загального призначення та 5052-H32 для конструкцій або корозійностійких-застосунків. Ці сплави серії 1xxx і 3xxx пропонують найширше вікно формування для багатопозиційних прогресивних штампів. 6061, як правило, обмежується відпуском O або T4 для штампування, оскільки його стан T6 є надто крихким для операцій з інтенсивним формуванням. Команда штампів для прогресивного штампування YICHEN може допомогти підібрати комбінації сплаву та відпуску відповідно до вашої конкретної геометрії деталей і вимог до обсягу виробництва.

2. Чому для прогресивного штампування для алюмінію потрібна інша конструкція матриці, ніж для сталі?

Алюміній демонструє вищу пружинну віддачу через його нижчий модуль Юнга, що вимагає компенсації вигину на 2-7 градусів, вбудованої в кожну станцію формування. Він також стирає інструментальну сталь без покриття, вимагаючи покриттів CrN + DLC або твердосплавних вставок на контактних поверхнях. Крім того, алюміній має нижчий коефіцієнт Ланкфорда (R-значення), який концентрує деформацію через товщину листа, а не розподіляє її по поверхні. Ці фактори вимагають менших проміжків між пуансоном-до штампу (5-10% на кожну сторону), спеціальних мастильних матеріалів і більшої кількості станцій формування для безпечного розколювання складних вигинів.

3. Який обсяг виробництва виправдовує інвестиції в прогресивний штамп для алюмінієвих деталей?

Прогресивне штампування для алюмінію зазвичай стає-рентабельним за річних обсягів понад 50 000 деталей. Нижче цього порогу амортизація інструменту перевищує-економію на деталі, а складні штампи або вторинні операції згинання можуть бути економнішими. Понад 50 000 одиниць вартість-частини різко падає. Наприклад, кронштейн вартістю 4,50 дол. США за допомогою лазерного різання може знизитися до 0,45 дол. США через прогресивне штампування за наявності інструментів. При 100 000 одиниць на рік економія може окупити навіть складні інструменти протягом декількох тижнів після початку виробництва.

4. Як запобігти истиранию під час штампування алюмінію в прогресивних штампах?

Запобігання истиранию потребує трьох узгоджених шарів: покриття мастила, яке гарантує відсутність сухих плям на смузі, покриття проти-задирів, наприклад CrN + DLC, на всіх поверхнях для формування та витяжки, а також керування контактним тиском нижче порогу истиранию. Дослідження показують, що мастильні матеріали з сухою плівкою, такі як Drycote 2-90, підвищують поріг задирання до 28-40 МПа порівняно з лише 7 МПа без мастила. Попередньо нанесена суха плівка на котушку, доповнена цілеспрямованим розпиленням на станціях із високим тертям, забезпечує найнадійніший захист для тривалих виробничих циклів.

5. Коли слід вибрати штампування з перенесенням замість прогресивного штампування для алюмінію?

Трансферні матриці є кращим вибором, коли алюмінієві деталі потребують глибокої витяжки, що перевищує діаметр заготовки в 2-3 рази, надзвичайно малі радіуси згину в твердому стані, який може тріснути під час прогресивного інструменту, розміри деталей більші за 12-18 дюймів або під час{-операцій процесу, як точкове зварювання між етапами формування. Трансферні матриці переміщують окремі заготовки через незалежні станції з повним контролем тримача заготовок на кожному етапі, обробляючи складні 3D-форми та глибокі оболонки, які не можуть вмістити прогресивна подача стрічки. Прогресивні штампи залишаються кращими для тонких, багатофункціональних деталей у обсягах понад 50 000 одиниць.