L'estampació és una de les operacions més fonamentals en l'estampació de metalls. Converteix xapa plana o material de bobina en peces discretes, anomenades espais en blanc, tallant el material al llarg d'un contorn tancat amb un punxó i una matriu. Tant si fabriqueu suports, tancaments, contactes elèctrics o panells d'automòbils, el procés d'obturació estableix les bases per a la geometria de les peces, la qualitat de les vores i les operacions de conformació aigües avall.
Aquesta guia cobreix la mecànica del tallat, com es diferencia del punxonat, els principals mètodes de tallat disponibles, utilització del material estratègies, defectes comuns i les seves solucions, i els càlculs de tonatge que necessiteu per a la selecció de premsa.
Què és el procés de blanqueig?
En l'estampació metàl·lica, el tallat és una operació de cisalla en la qual la peça desitjada es retalla de la xapa i cau a través de l'obertura de la matriu com a peça acabada. El material circumdant, l'esquelet o la xarxa, es converteix en ferralla. Aquesta és la característica definitòria que separa el buit de la perforació (perforació), on el llimac eliminat és ferralla i la làmina reté el forat.
Com funciona la cisalla
Quan el punxó baixa i entra en contacte amb la xapa, la cisalla progressa a través de quatre fases diferents:
- Deformació elàstica — El material es comprimeix lleugerament sota la punta del punxó; encara no es produeix cap canvi de forma permanent.
- Deformació plàstica — El punxó penetra en el material, iniciant una banda de tall brunyida (llisa) al costat més proper al punxó.
- Fractura — Les esquerdes s'originen a les vores del punxó i la matriu i es propaguen cap a l'interior. Quan les dues zones de fractura es troben, el material es separa.
- Separació — El blanc esborra l'obertura de la matriu. Les agulles o els separadors d'expulsió empenyen la peça o l'esquelet lliure.
La secció transversal resultant d'una part en blanc mostra quatre zones característiques: la bolcada (banda de cisalla a la part superior), la zona brunyida el zona de fractura (superfície anglesa rugosa) i la separació de la matriu rebaba (llavi prim i afilat a la vora inferior).
Liquidació: el paràmetre més crític
, la bretxa entre la vora de tall del punxon i la vora de tall mesurada per costat, controla directament la qualitat de la vora, l'alçada de la rebaba i la vida útil de l'eina.
| Espai lliure per costat (% del gruix del material) | Resultat típic |
|---|---|
| 3–5 % | Ajust ajustat; bolcament mínim; major desgast del punxó; s'utilitza en l'estampació de precisió |
| 5–8 % | Estàndard per a la majoria dels acers; bona relació brunyit-fractura |
| 8–12 % | Wider gap; rollover i rebaba més gran; menor tonatge; adequat per a aliatges d'alumini més suaus |
| > 12 % | Excés de rebava i deformació; generalment inacceptable per a la producció |
Regla general: per a acer suau (fins a 3 mm de gruix), utilitzeu un espai lliure del 5-7 % per costat. Per a l'alumini, 6-8 %; per a acer inoxidable, 7-10 %. Consulteu sempre les directrius específiques del material i proveu en blancs de mostra abans de comprometre's amb les eines de producció.
Direcció de la rebava en blanc és previsible: la rebava sempre es forma a la costat de ferralla : el costat oposat al punxó. Per tant, a l'estampació, la rebava es troba a la vora inferior de la peça en brut acabada (el costat de la matriu). Si es requereix una vora sense rebaves en una superfície específica, orienteu la peça a la matriu en conseqüència.
En blanc i punxonat (perforació): quina diferència hi ha?
Sovint es confonen els termes, però la distinció mecànica és senzilla:
| Característica | En blanc | Punxonat (Pircing) |
|---|---|---|
| Gol | Produeix la peça retallada com a part acabada 9870615293461 matriu | Crear un forat al full; el llimac és ferralla |
| Peça útil | La peça que cau a través de la matriu | Perfil de punxó |
| Perfil de la matriu | Formada segons el contorn de la peça | Geometria rodona o conformada a l'orifici |
| L'esquelet (web) que queda a la tira | Segueix el contorn de la peça (lleugerament més petit a causa de l'espai lliure) | Matxes amb forma de forat |
| Rebuig | Forats de muntatge, ranures de ventilació, retalls d'accés 9876543234343434343434343343 (Supressió estàndard) | El slu perforat |
| Aplicació típica | Taulers plans, suports, juntes, | : Moderat; zona de brunyit = 30–50 % del gruix del material |
En l'estampació progressiva de matriu, ambdues operacions sovint es produeixen a la mateixa cinta en diferents estacions: tallat a l'estació final, perforació a les anteriors.
Tipus de blanqueig: A Comparació
No totes les operacions d'esborrat produeixen els mateixos resultats. L'elecció del mètode depèn de les toleràncies de les peces, els requisits de qualitat de les vores, el volum de producció i les limitacions de costos.
: baix cost d'eines; cost per peça més baix a un volum elevat
El mètode més comú. Un sol punxó talla el material amb un espai lliure estàndard (5-8 % per costat). Les zones de fractura dels costats del punxó i de la matriu es troben en angle, creant una línia de trencament visible a la vora tallada.
- Toleràncies: ± 0,1 – 0,3 mm (típic per a acer) 434 927 652
- Acabat de vora: ± 0,02 – 0,05 mm
- Velocitat100–800+ SPM en premses d'alta velocitat
- Cost: engranatges en blanc, plaques de roda dentada, components de seient d'automòbils, peces que requereixen qualitat de tall mecanitzat sense operacions secundàries
- Ideal per: peces d'ús general on la vora en blanc no és una superfície crítica
Tapat fi (tapat de precisió)
El tallat fi utilitza una premsa de triple acció: un anell en V (agujador) sagna la làmina per evitar que el material flueixi, aplana i aplana la pressió i baixa molt la pressió. espai lliure ajustat (0,5-1 % per costat). El resultat és una vora esquilada amb gairebé el 100% de brunyit i un gir mínim.
- Toleràncies: Igual que el convencional per a l'estació de blanking; pot incorporar conformació i encunyació
- Acabat de vora: excel·lent; 90-100% brunyit; alçada de la rebava < 0,05 mm
- Velocitat: inferior; 20-80 SPM
- Cost: alt cost d'eines; Necessita premsa especialitzada
- Ideal perParàmetre
Obturació progressiva (estampació de matriu progressiva)
El blanc es forma a través de múltiples estacions en una única matriu progressiva, cadascuna realitzant una operació específica (perforació de forats pilot, entallament, conformat i finalment tapat). La franja està indexada cap endavant per un pas igual a l'espaiat de l'estació.
- Toleràncies: ± 0,05 – 0,15 mm (depenent de l'estació)
- Acabat de vora30–50 % brunyit
- Velocitat: 100–1000+ SPM
- Cost: alt cost de matriu; cost per peça més baix a volums molt elevats (> 100.000 peces)
- Ideal per: Peces complexes de gran volum; components que requereixen múltiples operacions en una sola passada
Taula de comparació
| ± 0,1–0,3 mm | Tapat convencional | Tapat fi | Esborrat progressiu |
|---|---|---|---|
| Qualitat de la vora | ± 0,1–0,3 mm | 90–100 % brunyit | 30–50 % de brunyit (estació de blanqueig) |
| Tolerància dimensional | ± 0.1–0.3 mm | ± 0,02–0,05 mm | ± 0,05–0,15 mm |
| Alçada de la rebava | 5–15 % del gruix | gruix | 5–15 % del gruix |
| Tipus de premsa | Mecànic/hidràulic | Hidràulic de triple acció | Mecànic d'alta velocitat |
| SPM range | 100–800+ | 20–80 | 100–1000+ |
| Gruix del material | 0,3–12 mm | 0,5–16 mm | 0,3–6 mm |
| Cost de les eines | Baix-mitjà | Alt | Alt |
| Cost per peça | Baixa | Mitjà–alt | Molt baix (volum elevat) |
| Millor rang de volum | 10,000–500,000+ | 5,000–500,000 | 100.000–milions |
Ús de material i optimització de l'imbricació
El cost del material sol ser del 50 al 70 % del cost total d'una peça estampada. L'optimització de la disposició en blanc (nidatge) a la tira és una de les activitats de major influència en blanking.
Clau estratègies d'imbricació
- Nidificació de fila — Peces alineades en files rectes a tota l'amplada de la tira. Fàcil de dissenyar; ús generalment del 55-70%.
- Nidificació esglaonada — Files alternades compensades amb mig pas parcial. Augmenta la utilització entre un 5 i un 15 % respecte a la nidificació en fila per a parts rectangulars o allargades.
- Nidificació rotativa : peces girades en angles òptims (sovint 30°, 45° o personalitzats) per maximitzar el nombre de peces per tira. Les formes irregulars es beneficien més d'aquest enfocament.
- Obturació de línia comuna — Les peces adjacents comparteixen una única línia de tall, eliminant la xarxa entre elles. Pot afegir un 10-20% d'utilització, però requereix un disseny acurat d'eines i pot augmentar el desgast de la matriu a la vora compartida.
- Obturació sense restes (sense esquelet) — S'utilitza per a tires contínues de peces idèntiques (p. ex., contactes elèctrics) on l'esquelet es minimitza o elimina.
Com calcular la utilització del material
Ús de material (%) = (Àrea en blanc total per tira/àrea de secció transversal de la tira) × 100
O equivalent:
Ús (%) = (Nombre de espais en blanc per traç × àrea en blanc única) / (amplada de banda × pas) × 100
S'aconsegueix una utilització objectiu del 70-85% per a la majoria de geometries amb una nidificació adequada. Per sota del 60% es garanteix un redisseny d'eines o disseny.
Consells pràctics
- Involucreu els enginyers d'eines d'hora: un petit ajustament de geometria (afegir un radi, ajustar una cantonada) pot desbloquejar un niu més eficient.
- Considereu les restriccions d'amplada de bobina: amplades estàndard de bobina (p. ex. mm) pot donar un millor preu que les amplades de tall personalitzats.
- Utilitzeu programari d'imbricació (p. ex., Sigmanest, Lantek, AP100) per a formes complexes per avaluar ràpidament desenes d'angles d'orientació.
Defectes comuns en blanc i solucions en blanc
Fins i tot les operacions d'estampació ben dissenyades poden produir defectes. La taula següent inclou els problemes més freqüents, les seves causes arrel i les accions correctives.
| Defecte | Aspecte | Causa arrel | Solució |
|---|---|---|---|
| Rebava excessiva | Llavi afilat i elevat a la vora en blanc | Vores de tall gastades; excés d'autorització; material massa tou | Tornar a afilar el punxó i la matriu; reduir l'espai lliure; utilitzeu acer d'eines o recobriments més durs |
| Voltament (boltament al costat de la matriu) | Depressió corbada a la vora d'entrada en blanc | Excés d'espai lliure; retenció insuficient del material; material tou | Ajusteu el joc; augmentar la força del suport en blanc; afegiu l'anell en V per a l'obturació fina |
| Rugositat de la zona de fractura | Banda de fractura irregular i irregular | Espai lliure massa ajustat (les esquerdes no es troben netament); direcció incorrecta del gra del material | Optimitzar l'espai lliure; Girar l'orientació de la peça en relació amb la direcció de rodament |
| Fissures de vora | Esquerdes e irradiació de la part en blanc | Fràgilitat del material; costat de la rebava sota tensió en la formació posterior; la vora esmolada actua com a iniciador d'esquerdes | Desbarbar abans de formar; orientar el costat de la rebava a la zona de compressió; utilitzeu el tallat fi per a les vores crítiques |
| Variació dimensional | Mida en blanc incoherent en tota la sèrie de producció | Desgast de l'eina; desviació de la premsa; incoherència d'alimentació de tires | Implementeu el manteniment programat de les eines; verificar l'alineació de la premsa; inspeccioneu la precisió de l'alimentador |
| Torsió / arc | Deformacions o girs en blanc després de l'estampació | Lliurament desigual; geometria de punxó asimètrica; esforç residual en bobina | Torneu a centrar el punxó i la matriu; comprovar el paral·lelisme de l'eina; material per alleujar l'estrès abans de tancar |
| Estirada de llimacs | El llimac de ferralla es retrau a la matriu en la carrera ascendent | Buit sota punxó; força de stripper insuficient; espai lliure insuficient | Afegiu ports de trencament de buit; augmentar la pressió de la molla pelador; aplicar recobriments de retenció de llimacs a la cara del punxó |
| Galling | Material que s'ha d'untar a la superfície del punxó/de la matriu | Adhesió entre eina i peça; lubricació insuficient; grau d'acer d'eina incorrecte | Aplicar recobriments de TiN/CrN; utilitzar eines de carbur; augmentar el cabal de lubricant |
| Die chipping | Petites fractures al tall de la matriu | fatiga per impacte; duresa incorrecta de l'acer; espai massa ajustat per a material dur | Utilitzeu acer de matriu més resistent (per exemple, transició D2 a M2); afegir un cònic d'entrada per morir; optimitzar l'espai lliure |
Càlcul de tonatge per a l'obturació
Calcular correctament el tonatge de premsa requerit és essencial per seleccionar la premsa adequada i evitar problemes de tonatge inferior o superior (defectes de peces, danys a la premsa o malbaratament d'energia).
Fórmula estàndard
Força de tancament (tones) = (perímetre × gruix × resistència al tall) / 2000
On:
– Perímetre = longitud total del contorn de tall (polzades)
– Gruix = gruix del material (polzades)
– Resistència al tall = Resistència al tall del material (PSI)
– 2000 = factor de conversió (2000 lliures = 1 tona)
Versió mètrica
× Força de tall (mm) × Gruix (N mm) × Força de tall (N) × Perímetre (N) (MPa) / 1000
Valors de referència de resistència al cisallament
| Material | Resistència a la tracció (MPA) | Resistència a tall aproximada (MPa) |
|---|---|---|
| Acer dolç (AISI 1008–1020) | 300–420 | 250–350 |
| Acer inoxidable (304) | 515–620 | 400–500 |
| Alumini 5052-H32 | 228–275 | 150–185 |
| Alumini 6061-T6 | 290–310 | 200–220 |
| Coure C11000 | 210–380 | 170–250 |
| Llautó C26000 | 300–400 | 220–300 |
Punta: Com a regla conservadora de resistència a la tensió màxima 6≈ metalls dúctils.
Afegir un marge de seguretat
Afegiu sempre un factor de seguretat del 20 al 30 % per tenir en compte:
- Variacions de propietat del material (calor)
- Eines contundents entre reesmolats
- Desalineació de l'alimentació de la cinta que provoca talls parcials
- Operacions de conformació simultànies (si es combinen amb el blanking)
Exemple de càlcul: Obturació d'un blanc rectangular de 100 mm × 50 mm d'acer dolç de 2 mm (resistència al tall = 300 MPa):
Perímetre = 2 × (100 + 50) = 300 mm
Força = 300 × 2 × 300 / 1000 kN = 1180
Amb un marge de seguretat del 25 %: 180 × 1,25 = 225 kN ≈ 23 tones
Reducció de tonatge: angles de cisalla
L'addició d'un angle de cisalla (rastrell) al punxó o matriu escalona la línia de contacte a través del material, reduint el tonatge màxim repartint el tall al llarg del temps. Un angle de cisalla d'1°–3° per costat (equivalent al 5–15% del gruix del material a la cara del punxó) pot reduir el tonatge màxim en un 30–50% sense afectar la geometria en blanc.
Bones pràctiques per a la producció en blanc
- Especifiqueu el costat de la rebava al dibuix. Com que la direcció de la rebava és predictible en el buit, afegiu-la al dibuix de la peça perquè els operadors orienten correctament la matriu.
- Programar el manteniment de l'eina per recompte de cops. El desgast de les vores és gradual; programar l'afilat cada 50.000-200.000 cops (depenent del material i del recobriment) en lloc d'esperar per defectes visibles.
- Utilitzeu eines recobertes per a materials abrasius. Els recobriments TiN, TiAlN i CrN poden allargar la vida útil de l'eina de 2 a 5 vegades quan es tanquen acer inoxidable, d'alta resistència de baixa aliatge (HSLA) o d'estoc galvanitzat.
- Control de la planitud de la bobina. La cinta ondulada o arquejada provoca un espai lliure incoherent a través del tall, provocant una alçada variable de la rebaba i una mida en blanc. Niveleu la tira abans de l'estació d'obturació si cal.
- Controleu el pes en blanc com a proxy de qualitat. Pesar una mostra de blancs a cada torn és un control ràpid i no destructiu de la deriva dimensional o el desgast de l'eina.
Preguntes freqüents
Quina diferència hi ha entre tallar i tallar en xapa?
El buit és una operació específica de cisalla on la peça perforada és la peça desitjada i la làmina circumdant es converteix en ferralla. El tall és un terme més ampli que inclou el tall, el punxonat, el retall i el tall. En el buit, l'obertura de la matriu coincideix amb la forma de la peça; a la perforació (perforació), la matriu coincideix amb la forma del forat i el llimac es descarta.
Com es calcula l'espai en blanc?
L'espai en blanc s'expressa com a percentatge del gruix del material, mesurat per costat entre el punxó i les vores de tall de la matriu. Per exemple, amb un acer de 2 mm de gruix i un 6% d'espai lliure per costat, l'espai és de 0,12 mm a cada costat. La fórmula és: espai lliure per costat = gruix del material × (% d'espai lliure / 100). Els valors típics oscil·len entre el 3 i el 12 % depenent dels requisits del material i de la qualitat.
Per a què serveix el blanking fi?
El tallat fi s'utilitza quan una peça requereix un cantell totalment tallat i gairebé sense rebaba sense mecanitzat secundari. Les aplicacions habituals inclouen engranatges en blanc, plaques de rodes dentades, components reclinables de seients d'automòbils i peces planes de precisió on la qualitat de les vores afecta directament la funció o el muntatge. L'esborrat fi produeix vores amb un 90-100% de brunyit i alçades de rebaba inferiors a 0,05 mm.
Com redueixo l'alçada de la rebava en el buit?
Per reduir l'alçada de la rebava: (1) afileu o substituïu les vores del punxó i de la matriu desgastats, (2) optimitzeu l'espai lliure al 5-7% per costat per a la majoria dels acers, (3) utilitzeu eines revestides o de carbur per mantenir l'agudesa de les vores durant més temps, (4) assegurar-vos d'aixecar el material durant el tall i evitar que el material es mantingui correctament durant el tall. en blanc si l'aplicació requereix una rebava gairebé zero.
Quin tonatge de premsa necessito per al blanqueig?
Calcula el tonatge utilitzant la fórmula: Força = (Perímetre × Gruix × Resistència al tall) / 1000 (en kN, mètrica) o / 2000 (en tones, imperial). Afegiu sempre un factor de seguretat del 20-30%. Per exemple, tallar una peça de 100 mm × 50 mm d'acer suau de 2 mm requereix aproximadament 225 kN (23 tones). La premsa també ha de tenir una longitud de curs, una mida de llit i una velocitat suficients per als vostres requisits de producció.
Necessites peces en blanc de precisió dissenyades segons les teves especificacions? Contacte amb peces d'estampació de metalls per parlar dels vostres requisits d'estampació, des del prototip fins a la producció en gran volum, amb eines internes i fabricació certificada de qualitat.