Gilusis braižymas: proceso mechanika, tempimo santykiai ir defektų prevencija
Pagrindiniai duomenų taškai: Pirmojo traukimo ribinis santykis yra 2,0:1 plienui ir 1,6:1 aliuminiui. Perbrėžimo santykis sumažėja iki 1,3–1,5:1 kiekviename etape. Brėžimo greitis svyruoja nuo 5 iki 50 m/min, priklausomai nuo medžiagos ir geometrijos. Tuščio laikiklio jėga paprastai lygi 0,5–1,5 % medžiagos takumo ribos × tuščio ploto. Sienos plonėjimas kontroliuojamas 10–15% pradinio storio kvalifikuotuose procesuose.
Kas yra gilus piešimas?
Gilus brėžinysmetalo formavimasetalinio formavimo procesas, kurio metu plokščias ruošinys radialiai įtraukiamas į formavimo štampą mechaniniu perforatoriaus veikimu ir susidaro besiūlis tuščiaviduris komponentas, kurio gylis viršija jo skersmenį. Skirtingai nuo štampavimo operacijų, kurių metu pirmiausia pjaunama arba lenkiama medžiaga, gilus tempimas plastiškai deformuoja metalą į trimačius pavidalus, pavyzdžiui, puodelius, skardines, apvalkalus, gaubtus ir automobilių kėbulo plokštes.
Sąvoka „gilus“ reiškia gylio ir skersmens santykį: kai tempiamas gylis viršija detalės skersmenį, procesas klasifikuojamas kaip gilus tempimas. Dalims, kurių gylio ir skersmens santykis viršija 1,0, paprastai reikia atlikti kelis tempimo etapus (perbraižyti), kad būtų pasiekta galutinė geometrija be medžiagos gedimo. Dongguan Chenghui Intelligent Technology, mes reguliariai gaminame giliai tempiamas dalis, kurių tempimo koeficientas yra iki 2,2 vienoje pakopoje ir iki 3,5 keliais etapais tokioms medžiagoms kaip DC04 šalto valcavimo plienas ir 304 nerūdijantis plienas.
Gilus piešimas plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose – iš automobilių (tepalo bakeliai, degalų bakai, jutiklių korpusai) iki elektronika (baterijų skardinės, jungčių apvalkalai), medicinos prietaisų (chirurginių instrumentų korpusai) ir aviacijos ir kosmoso (lengvas konstrukcinis uždarymas). Procesas užtikrina puikią paviršiaus apdailą, mažus matmenų nuokrypius (pasiekiamas ± 0,05 mm) ir pastovias mechanines savybes dėl sukietėjimo deformacijos metu.
Gilus piešimo procesas: žingsnis po žingsnio
1. Ruošinio paruošimas
Procesas prasideda apdirbant metalo lakštą – apskaičiuojant plokščio skersmens gabalą. Ruošinio skersmuo nustatomas naudojant pastovaus paviršiaus ploto principas: mažo ruošinio paviršiaus plotas turi būti lygus baigtosios dalies plotui, pridėjus apipjaustyto paviršiaus plotą. Cilindrinio puodelio be flanšo ruošinio skersmuo D gali būti apytikslis:
D = √(d² + 4dh) — čia d yra puodelio vidinis skersmuo, o h yra puodelio aukštis.
Užpildymas paprastai atliekamas mechaniniu presu, naudojant presavimo štampą. Medžiagų panaudojimas čia yra pagrindinis išlaidų veiksnys; Lizdų optimizavimas gali pasiekti 70–85 % medžiagų panaudojimo apvaliems ruošiniams. Prieš tempiant ant tuščio paviršiaus užtepamas lubrikantas, siekiant sumažinti trintį ir išvengti nešvarumų.
2. Pirmoji piešimo operacija
Ruošinys uždedamas virš štampavimo ertmės ir perforatorius nusileidžia, priversdamas metalą plastiškai tekėti į štampą. A tuščias laikiklis (taip pat vadinamas tempimo žiedu arba segtuvu) valdomą slėgį ruošinio flanšo srityje neleidžia susiraukšlėti, o medžiaga vis tiek leidžia tekėti į vidų. Tarpas tarp perforatoriaus ir štampo paprastai svyruoja nuo nuo 1,1 t iki 1,3 t (kur t yra medžiagos storis), užtikrinantis sklandų medžiagų tekėjimą be lyginimo.
The ribinis tempimo koeficientas (LDR) – maksimalus ruošinio skersmens ir perforatoriaus skersmens santykis, kurį galima nubrėžti per vieną etapą be gedimų – paprastai svyruoja nuo 1,8 iki 2,2 plieno lydiniams, nuo 1,6 iki 1,9 aliuminio lydiniams ir 1,4 iki 1,7 nerūdijančio plieno. Norint viršyti LDR, reikia kelių etapų.
3. Perbraižymas ir lyginimas
Kai tikslinis gylis viršija vienos pakopos LDR, iš dalies ištrauktas puodelis yra apdorojamas vienu ar daugiau perbraižymas operacijos. Kiekvienas perbraižymo etapas palaipsniui mažina skersmenį ir padidina gylį. Tarp etapų daliai gali prireikti proceso atkaitinimas , kad būtų sumažintas sukietėjimas ir atkurtas lankstumas – tai labai svarbu tokioms medžiagoms kaip 304 nerūdijantis plienas ir giliai tempiami aliuminio lydiniai (pvz., 5052-O).
Lyginimas yra susijęs procesas, kurio metu puodelio sienelė ploninama ir pailginama, praleidžiant per štampų seriją, kurių tarpai palaipsniui mažėja, todėl sienelės storis yra vienodas. Lyginimas dažniausiai naudojamas gėrimų skardinėms ir plonasienėms vamzdinėms detalėms.
Brėžinio koeficientai, ribos ir projektavimo taisyklės
Sėkmingo gilaus piešimo projektavimo pagrindas yra brėžinių santykio supratimas. Pagrindiniai parametrai:
- Traukos koeficientas (β) = D/d – čia D yra ruošinio skersmuo, o d yra perforatoriaus skersmuo. β 2,0 reiškia, kad ruošinio skersmuo yra du kartus didesnis už perforatoriaus skersmenį.
- Sumažinimo koeficientas (r) = (D – d)/D × 100 % – daugelis inžinierių nori išreikšti sumažinimą procentais.
- Storio ir skersmens santykis (t/D) – kritinis parametras: didesnės nei 1 % vertės paprastai leidžia naudoti didesnį suvartojimo koeficientą.
Didžiausias rekomenduojamas traukimo koeficientas Pirmoms medžiagoms: švelnus plienas DC01/DC04: 2,0-2,2, 304 nerūdijantis:2018., 5052 aliuminis (O-temperatūra): 1,8–2,0ir varis C11000: 1,9–2,1. Atkaitinimas tarp etapų gali padidinti bendrąjį tempimo koeficientą iki 3,0 ar daugiau.
Giliai tempiamų dalių projektavimo taisyklės apima: minimalaus kampo spindulio 1–2 × medžiagos storis ties perforatoriaus nosimi ir 4-8× storis palaikymą ties štampavimo įėjimo spinduliu, vengiant aštrių perėjimų, kurie sutelkia įtampą, ir vienodo sienelės storio projektavimą, nebent planuojama lyginti.
Dažni defektai ir prevencija
Susiraukšlėjimas (flanšo raukšlės)
Flanšo srityje susiraukšlėjimas atsiranda, kai gniuždymo lanko įtempiai viršija medžiagos atsparumą lenkimui. Prevencija(kintamos BHF sistemos) ir užtikrinti tinkamą tepimą flanšo zonoje. Geras pradinis BHF yra apytiksliai 1,5–2,5 % medžiagos takumo riba, padauginta iš flanšo ploto.
Plyšimas ir lūžis
Plyšimas paprastai įvyksta ties smūgio nosies spinduliu arba puodelio sienele, kur medžiaga patiria didžiausią tempimo įtempį. Pagrindinės priežastys yra šios: per didelis tempimo laipsnis, nepakankamas tuščio laikiklio tarpas (suspaudimo medžiaga), susidėvėję štampo spinduliai arba netinkamas tepimas perforatoriaus pusėje. Prevencija: laikykitės LDR ribų, palaikykite poliruotus štampo paviršius (Ra ≤ 0,2 μm) ir tepkite diferencialinį tepimą – tepalas flanšo srityje, minimalus tepalas ant perforatoriaus nosies, kad būtų maksimaliai reikalinga trintis.
Atsparumas ir matmenų nuokrypis
Po to, kai perforatorius atsitraukia, dėl elastingumo atsigavimo dalis šiek tiek atsitraukia, ypač prie puodelio žiočių ir sienelės. Atsparumas yra ryškesnis didelio stiprumo medžiagose ir aliuminio lydiniuose. Prevencija: kompensuokite štampavimo geometriją, naudokite perbraukimo arba dydžio nustatymo operacijas ir, prognozuodami spyruokliškumą, atsižvelkite į medžiagos Youngo modulio ir išeigos stiprumo santykį.
Auskarai
Auskarai reiškia banguotus kraštus ištraukto puodelio viršuje, kurį sukelia plokštuminė anizotropija (skirtingos savybės skirtingomis lapo kryptimis). Dėl to apipjaustymo metu susidaro medžiagų atliekų. Prevencija: naudokite lakštines medžiagas su žemomis ausų charakteristikomis (pvz., aliuminio lydiniai 5052 ir 3003), optimizuokite ruošinio orientaciją, palyginti su riedėjimo kryptimi, ir leiskite pakankamai apipjaustyti (5–10 % puodelio aukščio).
Medžiagos giliajam piešimui
Medžiagos pasirinkimas tiesiogiai veikia tempimą, įrankio tarnavimo laiką ir dalių kainą. Dažniausiai giliai tempiamos medžiagos:
- Mažai anglies išskiriantis plienas (DC01, DC04, SPCC, SPCD): Puikus braižymas, maža kaina. Brėžimo koeficientai iki 2,2 vieno etapo. Idealiai tinka automobilių laikikliams, prietaisų skydams ir bendroms pramoninėms dalims.
- Nerūdijantis plienas (304, 316L, 430): Atsparumas korozijai ir didelis stiprumas. Piešti sudėtingiau dėl darbo užgrūdinimo; reikalauja tarppakopinio atkaitinimo. Naudojamas virtuvės kriauklėms, medicinos prietaisams ir cheminio apdorojimo įrangai.
- Aliuminio lydiniai (1050, 3003, 5052-O): Lengvas ir gerai formuojamas. 5052-O ypač pasižymi puikiu giluminiu tempimu. Įprasta elektronikos korpusuose, lengvose automobilių konstrukcijose ir maisto konteineriuose.
- Varis ir žalvaris (C2000,C11): Puikus laidumas ir formavimas. Naudojamas elektros jungtims, vandentiekio komponentams ir dekoratyvinei įrangai.
Medžiagos temperamentas (atkaitintas, palyginti su kietu valcavimu) daro didelę įtaką tempimui – visada nurodykite atkaitintas (O-temperatūra) arba gilaus tempimo kokybės (DQ) klasės formavimo operacijoms.
Gilusis tempimas ir kiti metalo formavimo procesai
Palyginti su įprastas štampavimas, gilus piešimas sukuria gilesnes, sudėtingesnes tuščiavidures formas. Skirtingai nei progresyvus štampavimas , kuris puikiai tinka didelės apimties plokščioms arba sulenktoms detalėms, gilus tempimas specializuojasi besiūliuose korpusuose. Palyginti su metalo verpimas, giluminis brėžimas užtikrina greitesnį ciklo laiką (5–20 minučių pakartojimo taktų per minutę, palyginti su dalimis). 10 000 vienetų. Palyginti su hidroformavimas, gilus piešimas yra mažesnis įrankių sudėtingumas ir greitesnis simetriškų dalių nustatymo laikas.
Norėdami gauti patarimų, kaip pasirinkti optimalų procesą pagal savo detalių geometriją, apsilankykite mūsų metalo štampavimo gamintojas puslapiu arba paprašykite kainos , kad galėtumėte nemokamai peržiūrėti DFM.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kuo skiriasi gilusis piešimas ir štampavimas?
Gilus piešimas yra specifinis štampavimo tipas, kuriuo sukuriamos tuščiavidurės, besiūlės dalys radialiai įtraukiant ploną lakštą į štampą. Nors visas gilusis tempimas yra štampavimas, ne visas štampavimas yra gilusis – dauguma štampavimo operacijų apima pjovimą, lenkimą arba seklų formavimą. Pagrindinis skirtumas yra gylio ir skersmens santykis: kai jis viršija maždaug 0,5, procesas laikomas giluminiu tempimu.
Koks yra maksimalus ištraukimo koeficientas?
Viename piešimo etape didžiausias tempimo koeficientas paprastai yra 2,0–2,2 švelniam plienui, 1,8-2,0 nerūdijančiam plienuiir 1,8–2,0 aliuminio lydiniams. Keliose atkaitinimo stadijose galima pasiekti 3,0–4,0 suminius tempimo santykius. Tiksli riba priklauso nuo medžiagos savybių, štampų geometrijos, tepimo sąlygų ir presavimo greičio.
Kokio storio gali būti giliai temptos dalys?
Gilus tempimas tinka plataus storio diapazonui - nuo 0,1 mm folija mikrokomponentams (baterija, jutikliniai puodeliai) iki 12-16 mm sunkioms konstrukcinėms dalims (slėginiai indai, dideli automobilių komponentai). Storio ir skersmens santykis (t/D) yra kritinis parametras, o ne vien absoliutus storis.
Ar giluminis tempimas gali būti derinamas su kitais procesais?
Taip. Gilus piešimas dažnai derinamas su auskarai (sukuriant skylutes nubraižytoje dalyje), flanšas (sudaro lūpą aplink skylutes ar kraštus), įspaudimas (kuriant iškilusias savybes) ir sriegimas (sudaro vidinius arba išorinius sriegius). Šios operacijos dažnai gali būti integruotos į vieną progresyvų arba perkėlimo įrankį, taip sumažinant antrines tvarkymo išlaidas.
Kaip sužinoti, ar mano dalis tinka giliajam piešimui?
Siųskite savo dalies brėžinį arba 3D modelį mūsų inžinierių komandai numeriu nemokama DFM (projektavimas gamybai) apžvalga per mūsų RFQ puslapis. Įvertiname tempimo koeficientus, kampų spindulius, medžiagos pasirinkimą ir tolerancijos reikalavimus, kad nustatytume optimalią formavimo strategiją ir per 24 valandas pateiktume išsamią galimybių ataskaitą.
Susiję ištekliai
- gilusis tempimas štampavimo vadovas – Giliojo tempimo štampavimo procesas, medžiagos ir projektavimo gairės.