Liekšana ir viena no visizplatītākajām formēšanas operācijām metāla štancēšanai. No vienkāršiem kronšteiniem līdz sarežģītiem korpusiem gandrīz katra apzīmogota daļa, kas maina virzienu, ir atkarīga no lieces procesa. Tomēr, neskatoties uz šķietamo vienkāršību, locīšana rada reālas inženiertehniskas problēmas — atspere, plaisāšana, izmēru novirze un virsmas defekti —, kas prasa rūpīgus aprēķinus un instrumentu projektēšanu.
Šī rokasgrāmata aptver metāla štancēšanas locīšanu: galvenie lieces veidi un kad tos izmantot, kā aprēķināt lieces prognozēšanas metodes, starojumu un minimālo lieces spēku atspere un presformu dizaina principi, kas nodrošina konsekventu ražošanas procesu.
Kas ir locīšana metāla štancēšanai?
pamatprincipus Metāla štancēšanas gadījumā locīšana ir lokšņu metāla plastiskā deformācija ap taisnu asi, izmantojot perforatoru un presformu komplektu. Materiāls uz ārējās virsmas stiepjas (spriegojums), kamēr iekšējā virsma saspiežas. Neitrālā ass — aptuveni 40–44 % no materiāla biezuma no iekšējās virsmas — paliek aptuveni nemainīgā garumā.
Liekšanas darbības var veikt bremžu presē, štancēšanas presē ar iebūvētām lieces stacijām vai speciālā formēšanas presē. Izvēle ir atkarīga no detaļas ģeometrijas, ražošanas apjoma un pielaides prasībām.
Liekšanas veidi metāla štancēšanai
Dažādiem lieces profiliem ir nepieciešamas dažādas instrumentu pieejas. Tālāk esošajā tabulā ir salīdzināti visizplatītākie līkumu veidi, ko izmanto ražošanas štancēšanai.
| Liekuma tips | Apraksts | Tipisks pielietojums | Formēšanas sarežģītība | Atsperes jutība |
|---|---|---|---|---|
| V-Bend | Perforators iespiež loksni V-veida presformas dobumā | Kronšteini, vāki, vienkārši atloki | Zema | Vidēji |
| L-Bend | Viens 90° atloks, kas veidots pret matricas plecu | L veida kronšteini, montāžas cilpas, malu atloki | Zema | Vidēji |
| U-Bend | Loksne, kas izveidota U-kanāla profilā | Kanāli, kanāli | Vidējs | Augsts (divi līkumi) |
| Z-Bend | Divi pretēji izliekumi, kas rada Z veida nobīdi | Klīrensu nobīdes, pakāpienu kronšteini | Vidējs | Augsts (kumulatīvais) |
| Apmale | Mala salocīta virs 180° uz sevi | Paneļu malas, drošības malas, automobiļu aizdares | Vidēji augsts | Zems (ieslodzīts) |
| Šūpuļveida/velšanās locīšana | Pakāpeniski izliekumi, kas veidoti ar ripošanu | Izliekti paneļi, cilindriski apvalki | Augsts | Mainīgs |
| Slaucīšanas locīšana | Loksne, kas noslaukta pāri matricas malai ar spiediena spilventiņu | Vienkārši malu izliekumi, atgriezes atloki | Zems–vidējs | Vidēji |
| Rotācijas locīšana | Rotējošais veidnes segments veido izliekumu | Precīzi līkumi, trauslas virsmas | Augsts | Zems (vadāms) |
Kad izvēlēties katru veidu
- V-veida un L veida līkums ir noklusējuma izvēles vienvirziena atlokiem. Tiem ir nepieciešami visvienkāršākie instrumenti un tie ir piemēroti vidējiem vai lieliem apjomiem.
- U veida izliekums ir ideāli piemērots, ja nepieciešams kanāla vai teknes profils. Gaidiet lielāku atspērienu, jo divas līkumu zonas darbojas vienlaikus.
- Z-bend rada nobīdes pazīmes, bet uzkrāj atsperes no abiem līkumiem; plānojiet stingrākas leņķa pielaides.
- Apmale nofiksē materiālu vietā, praktiski novēršot atsperes. Izmantojiet drošības malām vai vietās, kur ir nepieciešama vienāda paneļa virsma.
- Noslaucīt locīšana ir labi piemērots garām, taisnām malām, kur pilns V-formu komplekts būtu nepraktisks.
Lieces spēka aprēķins
Precīza lieces spēka prognozēšana novērš preses pārslodzi un nodrošina nemainīgu lieces kvalitāti.
V veida lieces spēka formula
V veida lieces spēka standarta formula ir:
P = (C × S × L × T²) / W
Kur:
– P = nepieciešamais lieces spēks (kN)
– C = matricas koeficients (1,3 V veida izliekumam ar veidnes atvērumu = 8T; 1,2 12T; 1,0 16T)
– S = materiāla stiepes izturība (MPa)
– L = lieces garums (mm)
– T = materiāla biezums (mm)
– W = matricas atvēruma platums (mm)
Praktisks piemērs
Dots: Mīksts tērauds (stiepes izturība 400 MPa), biezums 2,0 mm, lieces garums 500 mm, formas atvērums 16 mm (8 × T), V-veida locījums.
P = (1 × 3 × 5) 16
P = (1,3 × 400 × 500 × 4) / 16
P = 1, 1,00
P = 65 kN (aptuveni 6,6 tonnas)
Gaisa locīšana pret dibenu pret kalšanu
| Metode | Apraksts | Spēka nepieciešamība | Precizitāte |
|---|---|---|---|
| Gaisa locīšana | Perforators pilnībā nenovietojas; leņķis, ko kontrolē dziļums | 50–60 % no grunts spēka | ±0,5° tipisks |
| Apakšējā locīšana (izliekšanas atloka) | Materiāls piespiests plakaniski pret presformas sienām | 3–5 × gaisa lieces spēks | ±0.25° |
| Monētu kalšana | Pilna tonnāža iespiež lieces rādiusu materiālā | 5–10 × gaisa lieces spēks | ±0.1° |
Gaisa locīšana ir visizplatītākā ražošanas štancēšanas metode, jo tā izmanto mazāku tonnāžu un ļauj regulēt leņķi bez instrumentu maiņas.
Atspere: aprēķins un kompensācija
Kas ir Springback?
Kad perforators ievelkas, elastības leņķis nedaudz palielinās. Šis atspere ir vienīgais lielākais izmēru kļūdu avots apzīmogotajā bends.
Atsperes faktori
Atspere ir atkarīga no:
– Materiāla tecēšanas robeža — lielāka raža = lielāka atspere
– Liekuma rādiusa un biezuma attiecība (R/T) — lielāks R/T = vairāk atsperes
– Liekuma leņķis — platāki leņķi rada absolūtāku atsperu
– Materiāla tips — alumīnija un nerūsējošā tērauda atspere vairāk nekā viegla tērauda
Atsperes leņķa novērtējums
Praktisks inženierijas aptuvens aprēķins:
Δα = (σ_y × R) / (E × T)
Kur:
– Δα = atsperes leņķis (radiānos)
– σ_y = materiāla tecēšanas robeža (MPa)
– R = iekšējais lieces rādiuss (mm)
– E = elastības modulis (MPa)
– T = materiāla biezums (mm)
Pārvērst radiānus grādos: Δα (deg) = Δα (rad) × 57,3
Pārliekuma kompensācijas tabula
Lai sasniegtu mērķa lieces leņķi, perforatoram materiāls ir jāpārliek. Zemāk esošajā tabulā parādīti tipiski pārliekuma leņķi, kas nepieciešami, lai sasniegtu 90° galīgo leņķi.
| Materiāls | Biezums (mm) | R/T attiecība | Atsperes (°) | Pārliekuma leņķis, lai sasniegtu 90° |
|---|---|---|---|---|
| Viegls tērauds (SPCC) | 1.0 | 1.0 | 1.5–2.0 | 91.5–92.0° |
| Viegls tērauds (SPCC) | 2.0 | 1.0 | 1.0–1.5 | 91.0–91.5° |
| Viegls tērauds (SPCC) | 2.0 | 3.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Nerūsējošais tērauds (SUS304) | 1.0 | 1.0 | 3.0–4.0 | 93.0–94.0° |
| Nerūsējošais tērauds (SUS304) | 2.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
| Alumīnijs 52052-H3 | 1.0 | 1.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Alumīnijs 52052-H3 | 2.0 | 1.0 | 1.5–2.5 | 91.5–92.5° |
| Alumīnijs 6061-T6 | 1.5 | 2.0 | 4.0–5.5 | 94.0–95.5° |
| Varš C110 | 1.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
Praktiska piezīme: Vienmēr pārbaudiet pārliekuma leņķus ar pirmā izstrādājuma paraugiem. Teorētiskās vērtības ir sākumpunkts — faktiskais atsperes apjoms mainās atkarībā no materiāla partijas, graudu virziena un formas nodiluma.
Atsperes kontroles metodes
- Gaisa locīšana ar pārmērīgu liekšanu — visizplatītākā pieeja; noregulējiet perforācijas dziļumu, lai to kompensētu.
- Gruntēšana / kalšana — liek materiālam pilnībā pielāgoties presformai, samazinot atsperu līdz ±0,25°.
- Liekuma rādiusa noteikšana — iespiež materiālā precīzu rādiusu, samazinot elastības atjaunošanos.
- Materiāla izvēle — izvēlieties sakausējumus ar zemāku ražības attiecību pret UTS (piemēram, rūdīti, nevis pilnībā cieti).
- Reljefs vai kaltas ribas — pievienojiet lokālu stingrības līdzekli gar lieces līniju, lai novērstu elastību.
- Veltnis vai rotācijas locīšana — pakāpeniski veido līkumu, sadalot deformāciju un samazinot maksimālo elastīgo spriegumu.
- Liekšana ar siltuma palīdzību — augstas stiprības sakausējumiem lokalizēta karsēšana samazina tecēšanas izturību un atsperes spēku.
Minimālā lieces rādiusa tabula
Minimālā lieces rādiusa pārsniegšana izraisa plaisāšanu uz ārējās virsmas. Zemāk esošajā tabulā ir sniegtas vadlīnijas parastajiem materiāliem.
| Materiāls | Temperatūra | Min. Liekuma rādiuss (× T) |
|---|---|---|
| Viegls tērauds (SPCC, DC01) | Atlaidināts | 0,5 T |
| Viegls tērauds (SPCC, DC01) | 1/4 Ciets | 1,0 T |
| Nerūsējošais tērauds 304 | Atlaidināts | 1,0 T |
| Nerūsējošais tērauds 304 | 1/4 Ciets | 2.0 T |
| Nerūsējošais tērauds 316 | Atlaidināts | 1,0 T |
| Alumīnijs 1100 | O (atkausēta) | 0 T (var saliekties līdz nulles rādiusam) |
| Alumīnijs 52052-H3 | 1/4 Ciets | 1,5 T |
| Alumīnijs 6061-T6 | Pilnīgi ciets | 3,0–4,0 T |
| Varš C110 | Atlaidināts | 0 T |
| Misiņš C260 | Atlaidināts | 0 T |
| Misiņš C260 | Pusciets | 1,0 T |
| 2. klases titāna | Atlaidināts | 2,5–3,0 T |
| Augstas stiprības zema sakausējuma (HSLA) | Velmēts | 2,0–3,0 T |
Galvenie īkšķa noteikumi:
– Ja iespējams, lieces perpendikulāri velmēšanas virzienam (graudu virziens) – lieces paralēli graudiem palielina plaisāšanas risku par %30–5.
– Mīkstāks temperaments nodrošina stingrākus rādiusus. Norādiet atkvēlināto materiālu, ja stingri izliekumi ir kritiski.
— alumīnijam 6061-T6 plaisāšana ir izplatīta zem 3T. Apsveriet 6061-O (atkvēlināts) un pēc formēšanas atkārtoti termiski apstrādājiet.
Biežākie lieces defekti un risinājumi
Pat ar pareiziem aprēķiniem ražošanas locīšana var radīt defektus. Tālāk esošajā tabulā ir uzskaitītas visbiežāk sastopamās problēmas un to cēloņi.
| Defekts | Apraksts | Galvenais cēlonis | Risinājums |
|---|---|---|---|
| Virsmas plaisāšana | Plaisas uz ārējās lieces virsmas | Pārāk stingrs liekuma rādiuss; pārāk ciets materiāls; graudu virziens nepareizs | Palielināt rādiusu; izmantojiet maigāku temperamentu; pagriezt sagatavi par 90° līdz graudainībai |
| Atsperes/leņķa novirze | Pēdējais leņķis atveras ārpus pielaides | Nepietiekama pārmērīga liece; augsta R/T attiecība | Palieliniet perforatora gājienu; izmantot gruntēšanas veidni; pievienot kalšanas ribiņas |
| Burzīšanās uz iekšējā rādiusa | Saspiedošas grumbas līkuma iekšpusē | Pārmērīga spiedes deformācija; plāns materiāls; liels R/T | Samazināt matricas atvēršanu; izmantot salvešu liekšanu; pievienot muguras atbalstu |
| Malu kropļojumi | Malas izliektajos galos vai priekšgalos | Brīvs materiāls galos neatbalstīts lieces laikā | Pievienot malas reljefa iecirtumus; izmantojiet plašāku veidnes atveri; pievienot noturošus paliktņus |
| Pagrieziens | Daļas pagriezieni pa lieces asi | Nevienmērīgs materiāla biezums; iekraušana ārpus centra; graudu anizotropija | Līdzsvarot sitiena spēku; izmantot pretvērpšanas armatūru; pārbaudiet tukšas konsistenci |
| Izmēru nobīde | Atloka garums vai lieces pozīcija neatbilst specifikācijai | Materiāla plūsma lieces laikā; instrumentu nodilums | Pārveidot sagataves izmērus; nomainiet nolietotos instrumentus; pievienojiet pilota caurumus |
| Virsmas nobrāzumi / nobrāzumi | Skrāpējumi vai materiāla uztvēršana uz perforatora/materiāla | Nepietiekama eļļošana; raupja instrumentu virsma; augsts kontaktspiediens | Uzlabot eļļošanu; pulēt veidņu virsmas; izmantojiet pārklātu instrumentu tēraudu |
| Liekuma līnijas plaisāšana pie roba | C notdck in cutoutout | Sprieguma koncentrācija elementa malā | Pievienojiet reljefus iecirtuma stūros; pārvietojiet iecirtumu prom no lieces zonas |
Bend Die Design galvenie punkti
Pareiza presformas konstrukcija ir konsekventas, augstas kvalitātes locīšanas pamats. Tālāk minētie apsvērumi attiecas gan uz specializētām liekšanas veidnēm, gan uz liekšanas stacijām progresīvajās presformās.
1. Zīmes atvēruma platums
Formas atvere (V-platums) tieši ietekmē lieces kvalitāti un nepieciešamo spēku.
Īkšķis: W = 6T līdz 12T gaisa locīšanai; W = 8T ir kopīgs sākumpunkts.
- Pārāk šaurs: liela tonnāža, perforācijas dibena risks, virsmas marķējums
- Pārāk plats: vāja leņķa kontrole, pārmērīga atspere, malu deformācija
2. Perforuma rādiuss
Perforatora uzgaļa rādiusam jābūt no 0,5 T līdz 1,5 T standarta gaisa locīšanai. Mazāks rādiuss palielina spriedzi uz ārējās virsmas un palielina plaisāšanas risku; lielāks rādiuss palielina atspērienu.
3. Dieple plecu rādiuss
Preses pleca rādiuss (izliektā pāreja no matricas virsmas uz V veida dobumu) parasti svārstās no 2T līdz 4T. Asāks plecs samazina efektīvo lieces rādiusu, bet palielina materiāla pretestību un instrumentu nodilumu.
4. Materiāls un pārklājums presformas komponentiem
| Komponents | Ieteicamais materiāls | Virsmas apstrāde |
|---|---|---|
| Perforators | D2, DC53 vai karbīds (lielam skaļumam) | TiN vai TiCN pārklājums nodilumizturībai |
| Zīmu bloks | D2, SKD11 | Cietais hroms vai nitrēšana |
| Spiediena spilventiņš/noņēmējs | A2 vai S7 | Melnais oksīds vai fosfāts |
5. Atsperu sloksnes un noņēmēji
Atsperi slogots spiediena spilventiņš notur malas deformāciju un novērš plakanu saliekšanu. precizitāte. Spilvena spēkam jābūt 10–20 % no lieces spēka.
6. Leņķiskais korpuss
Liela apjoma ražošanai izveidojiet fiksētu pārliekuma leņķi (pamatojoties uz iepriekš redzamo atsperu tabulu), nevis paļaujieties uz presēšanas dziļuma regulēšanu. Tipiski presēšanas leņķi 90° pabeigtiem līkumiem:
- Viegls tērauds: 88–88,5° štancēšanas leņķis (izsitiena leņķis 88°)
- Nerūsējošais 304: 86–87° griešanas leņķis
- Alumīnijs 6061-T6: 84–85° presēšanas leņķis
7. Reljefa iegriezumi un pilota funkcijas
Kad līkums beidzas pie atloka malas, piemēram, reljefs 1 (.5. t.5.) lieces galapunktos, lai novērstu malu izkropļojumus un plīsumus. Detaļām ar kritisku novietojumu lieces līnijas tuvumā iekļaujiet vadības caurumus, lai noteiktu atrašanās vietu veidnē.
8. Noņemšana un detaļu izmešana
Pēc saliekšanas detaļa var satvert perforatoru. Plānojiet atsperu noņēmējus, gaisa izmešanas vai izsitīšanas tapas, lai nodrošinātu uzticamu detaļu noņemšanu katrā gājienā.
Ražošanas liekšanas labākā prakse
- Vispirms prototips. Palaidiet pirmā izstrādājuma leņķa mērīšanu līdz ražošanas paraugiem.
- Kontrolēt ienākošos materiālus. Biezuma, temperamenta un graudu virziena izmaiņas tieši ietekmē lieces leņķa konsistenci.
- Izmantojiet smērvielu. Konsekventa štancēšanas smērviela (hlorēts parafīns vai sintētiskais esteris) samazina žāvēšanu un uzlabo virsmas apdari.
- Uzraudzīt instrumentu nodilumu. Perforatora rādiuss un matricas pleca rādiuss mainās lietošanas laikā — ieplānojiet profilaktiskās apkopes intervālus, pamatojoties uz sitienu skaitu.
- Dokumentē visu. Katram iestatījumam ierakstiet sitiena dziļumu, tonnāžu un izmērītos leņķus. Šie dati kļūst nenovērtējami problēmu novēršanā un turpmākajā instrumentu projektēšanā.
Bieži uzdotie jautājumi
Kāda ir atšķirība starp gaisa locīšanu, grunts nolikšanu un metāla štancēšanas locīšanu?
Gaisa locīšana veido izliekumu, iespiežot materiālu veidnē bez pilnīgas saskares — perforācijas dziļums kontrolē leņķi, un atspere tiek kompensēta ar pārmērīgu locīšanu. Apakšpuse piespiež materiālu pilnībā pret matricas sienām, ievērojami samazinot atsperes atsperes. Coining pieliek ārkārtīgu spēku, lai pastāvīgi iestatītu lieces rādiusu materiālā, praktiski novēršot atsperes atsperes, taču nepieciešama 5–10 reizes lielāka tonnāža nekā gaisa locīšana.
Kā aprēķināt materiāla minimālo lieces rādiusu?
Reiziniet materiāla biezumu (T) ar minimālo lieces rādiusa koeficientu jūsu sakausējumam un rūdījumam. Piemēram, atkvēlināta nerūsējošā tērauda 304 koeficients ir 1,0 T — tātad 2,0 mm loksne var saliekties līdz minimālajam iekšējam rādiusam 2,0 mm. Ja iespējams, vienmēr salieciet perpendikulāri velmēšanas virzienam un skatiet materiālu datu lapas par konkrētām sakausējuma kategorijām.
Kāpēc mana saliektā daļa atsperas vairāk, nekā gaidīts?
Pārmērīgu atsperu parasti izraisa viens vai vairāki no šiem faktoriem: lieces rādiusa un biezuma attiecība (R/T) ir pārāk liela, materiāla tecēšanas robeža ir augstāka par norādīto (pārbaudiet materiāla sertifikātus), graudu virziens ir paralēls lieces līnijai vai matricas atvere ir pārāk plata. Samaziniet R/T, pagrieziet sagatavi, pārslēdziet uz maigāku temperamentu vai izmantojiet apakšējo/savienojumu, lai kontrolētu atspērienu.
Kas izraisa plaisāšanu uz līkuma ārējās virsmas?
Ārējās virsmas plaisāšana rodas, ja stiepes deformācija līkuma ārpusē pārsniedz materiāla pagarinājuma robežu. Bieži sastopamie iemesli ir lieces rādiuss zem materiāla minimālā līmeņa (skatiet rādiusa tabulu iepriekš), liece paralēli velmēšanas graudu virzienam, materiāls, kas ir pārāk ciets vai rūdīts, vai ass štancēšanas rādiuss, kas koncentrē deformāciju. Palieliniet lieces rādiusu, izmantojiet atkvēlinātu materiālu vai pagrieziet sagatavi par 90° pret graudiem.
Kā matricas atvēruma platums ietekmē lieces kvalitāti?
V veida formas atvēruma platums (W) kontrolē lieces rādiusu, nepieciešamo spēku un atsperes spēku. Vispārīga vadlīnija ir W = 6T līdz 12T, ar 8T kā kopīgu sākumpunktu. Šaurāka atvere rada stingrāku rādiusu ar mazāku atsperu, taču tai ir nepieciešama lielāka tonnāža, un tas rada virsmas marķēšanas risku. Plašāka atvēršana samazina tonnāžu, bet palielina atsperu un var izraisīt malu kropļojumus. Saskaņojiet atvērumu ar materiāla biezumu un vēlamo lieces rādiusu.
Secinājums
Metāla štancēšanas locīšana ir maldinoši sarežģīta darbība. Materiāla īpašību, lieces ģeometrijas un instrumentu konstrukcijas mijiedarbība nosaka, vai detaļa sasniedz pielaidi vai nonāk lūžņu tvertnē. Izvēloties pareizo lieces veidu, precīzi aprēķinot spēku un atsperes spēku, ievērojot minimālos lieces rādiusus un projektējot veidnes ar atbilstošu kompensāciju, jūs varat sasniegt atkārtojamus, augstas kvalitātes līkumus pie ražošanas apjomiem.
Nepieciešams precīzas liekšanas partneris? Uzņēmumā štancētas metāla detaļas mēs izstrādājam un ražojam pielāgotus liektus komponentus no prototipa līdz liela apjoma ražošanai. Pieprasīt cenu vai sazinieties ar mūsu inženieru komandu, lai apspriestu savu nākamo projektu.