Свиткувањето е една од најчестите операции за формирање при печат на метал. Од едноставни загради до сложени куќишта, скоро секој печатен дел што ја менува насоката се потпира на процес на свиткување. Сепак, и покрај неговата очигледна едноставност, виткањето воведува вистински инженерски предизвици - враќање на пролетта, пукање, димензионално лизгање и површински дефекти - кои бараат внимателна пресметка и дизајн на алатки.
Овој водич ги опфаќа основите на свиткување на метално штанцување: главните типови на свиткување и кога да се користи секој, како да се пресметаат методите на свиткување и минимум на свиткување и минимум Дизајнерски принципи кои го одржуваат производството конзистентно.
Што е свиткување при печат на метал?
Кај металното печатење, свиткувањето е пластична деформација на лим околу права оска со помош на сет за удирање и матрица. Материјалот на надворешната површина се протега (затегнува) додека внатрешната површина се компресира. Неутралната оска - приближно на 40-44 % од дебелината на материјалот од внатрешната површина - останува на приближно константна должина.
Операции за виткање може да се изведат со вградување на притискање. станици или наменска матрица за формирање. Изборот зависи од геометријата на делот, обемот на производството и барањата за толеранција.
Видови на свиткување при печат на метал
Различни профили на свиткување бараат различни приоди на алати. Табелата подолу ги споредува најчестите типови на свиоци што се користат во производството печат.
| Тип на свиткување | Опис | Типични апликации | Комплексност на матрицата | Спрингбек чувствителност |
|---|---|---|---|---|
| V-Bend | Втиснете го листот во шуплината на матрицата во облик на V | Загради, капаци, едноставни прирабници | Ниско | Умерено |
| L-Bend | Единечна прирабница од 90° формирана против рамо со матрица | L-држачи, јазичиња за монтирање, прирабници на рабовите | Ниско | Умерено |
| U-Bend | Лист формиран во профил на U-канален | канали, траки | Средни | Висок (два кривина) |
| Z-Bend | Две спротивставени свиоци создаваат Z-офсет | Поместувања за клиренс, држачи за чекори | Средни | Висок (кумулативен) |
| Hemming | Ивица преклопен преку 180° на себе | Рабови на панелот, безбедносни рабови, автомобилски затворачи | Средно-Висок | Ниско (заробено) |
| Рокер/ролна свиткување | постепена виткање со валање или ролна | Заоблени панели, цилиндрични школки | Високо | Променлива |
| Виткање со бришење | Лист избришан преку работ на матрицата со подлога за притисок | Едноставни свиоци на рабовите, повратни прирабници | Ниско–Средно | Умерено |
| ротирачко свиткување | Ротирачкиот сегмент на матрицата го формира свиокот | Прецизни свиоци, кревки површини | Високо | Низок (контролиран) |
Кога да изберете секој тип
- свиткување V и свиткување L се стандардните избори за прирабници со една насока. Тие бараат наједноставна алатка и одговараат на средни до високи волумени.
- U-свиткување е идеален кога ви треба профил на канал или фиока. Очекувајте повисоко враќање на пролетта бидејќи две зони на свиткување дејствуваат истовремено.
- Z-bend создава офсет карактеристики, но акумулира отскокнување од двете кривини; план за построги толеранции на агол.
- Hemming го заклучува материјалот на своето место, практично елиминирајќи го враќањето на пролетта. Користете за безбедносни рабови или каде што е потребна рамна површина на панелот.
- Избришете виткање добро функционира за долги, прави рабови каде што целосниот сет на V-матрици би бил непрактичен.
Пресметка на силата на свиткување
Прецизното предвидување на силата на свиткување спречува преоптоварување на притисокот и обезбедува постојан квалитет на свиткување.
V-Bend Force Formula
Стандардната формула за силата на свиткување V е:
P = (C × S × L × T²) / W
Каде:
– P = потребна сила на свиткување (kN)
– C = коефициент на матрица (1,3 за V-свиткување со отвор на матрицата = 8T; 1,2 за 12T; 1,0 за 16T)
– S = цврстина на истегнување на материјалот (MPa)
– L = должина на свиткување (мм)
– T = дебелина на материјалот (mm)
– W = ширина на отворот на матрицата (мм)
Практично
Дадено: Благ челик (јачина на истегнување 400 MPa), дебелина 2,0 mm, должина на свиткување 500 mm, отвор на матрицата 16 mm (8 × T), свиок V.
× 5 × 0 2 × 0 = (1. / 16
P = (1,3 × 400 × 500 × 4) / 16
P = 60,
P = 65 kN (приближно 6,6 тони)
Воздушно свиткување наспроти спуштање надолу наспроти монење
| Метод | Опис | Потребна сила | Точност |
|---|---|---|---|
| свиткување на воздух | Ударот не се заглавува целосно; агол контролиран од длабочина | 50–60 % од силата на дно | ±0,5° типично |
| Свиткување на дното (прирабница за монење) | Материјал рамно притиснат на ѕидовите на матрицата | 3–5 × сила на свиткување на воздухот | ±0.25° |
| Coining | го запечатува радиусот на свиокот во материјалот | 5–10 × сила на свиткување на воздухот | ±0.1° |
Свиткување со воздух е најчестиот метод во производството печат бидејќи користи помал тонажа и овозможува прилагодување на аголот без промени на алатот.
Springback: Пресметка и компензација
Што е Спрингбек?
Кога свиткувањето на ударот малку се повлекува, а радиусот на ударот малку се повлекува, зголемување. Ова отскокнувач е единствениот најголем извор на димензионална грешка кај печатените кривини.
Springback Factors
Springback зависи од:
– Јачина на отстапување на материјалот — поголем принос = повеќе отскокнување
– Сооднос радиус на свиткување до дебелина (R/T) — поголем R/T = повеќе отскокнување
– Агол на свиткување — пошироките агли создаваат повеќе апсолутна отскочна помош
– Тип на материјал — алуминиум и пружини од нерѓосувачки челик повеќе од
Проценка на аголот на пролетта
Практична инженерска апроксимација:
Δα = (σ_y × R) / (E × T)
Каде:
– Δα = агол на отскокнување (радијани)
– σ_y = јачина на отпуштање на материјалот (MPa)
– R = внатрешен радиус на свиткување (мм)
– E = модул на еластичност (MPa)
– T = дебелина на материјалот (mm)
Претворете ги радијаните во степени: Δα (степени) = Δα (рад) × 57,3
Табела за компензација на превиткување
За да се постигне целен агол на свиткување, перфораторот мора да го превиткува материјалот. Табелата подолу покажува типични агли на превиткување потребни за да се погоди конечниот агол од 90°.
| Материјал | Дебелина (mm) | Однос R/T | Спрингнак (°) | Агол на превиткување до удар 90° |
|---|---|---|---|---|
| Благ челик (SPCC) | 1.0 | 1.0 | 1.5–2.0 | 91.5–92.0° |
| Благ челик (SPCC) | 2.0 | 1.0 | 1.0–1.5 | 91.0–91.5° |
| Благ челик (SPCC) | 2.0 | 3.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Не'рѓосувачки челик (SUS304) | 1.0 | 1.0 | 3.0–4.0 | 93.0–94.0° |
| Не'рѓосувачки челик (SUS304) | 2.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
| Aluminium 5052-H32 | 1.0 | 1.0 | 2.5–3.5 | 92.5–93.5° |
| Aluminium 5052-H32 | 2.0 | 1.0 | 1.5–2.5 | 91.5–92.5° |
| Алуминиум 6061-Т6 | 1.5 | 2.0 | 4.0–5.5 | 94.0–95.5° |
| Бакар C110 | 1.0 | 1.0 | 2.0–3.0 | 92.0–93.0° |
Практична забелешка: Секогаш проверувајте ги аглите на превиткување со примероци од првата статија. Теоретските вредности се појдовни точки - вистинскиот отскокнувач варира во зависност од серијата на материјалот, насоката на зрната и абењето на матрицата.
Методи за контрола на Springback
- Воздушно свиткување со прекумерно свиткување — најчестиот пристап; прилагодете ја длабочината на ударот за да ја надоместите.
- Намалување / ковење — го принудува материјалот целосно да се усогласи со матрицата, намалувајќи го враќањето на пролетта на ±0,25°.
- Ковање на радиусот на свиткување — внесува прецизен радиус во материјалот, минимизирајќи го обновувањето на еластичноста.
- Избор на материјал — изберете легури со понизок сооднос на издашност/UTS (на пр., загреани темпераменти над целосно тврдо).
- Релјефни или ковани ребра — додајте локална карактеристика за зацврстување долж линијата на свиткување за да се спротивстави на еластичното обновување.
- Виткање со валјак или ротирачко свиткување — прогресивно го формира свиокот, распределувајќи го напрегањето и намалувајќи го максималниот еластичен стрес.
- Виткање со помош на топлина - за легури со висока јачина, локализираното загревање ја намалува јачината на отпуштање и враќањето на пролетта.
Табела со минимален радиус на свиткување
Надминувањето на минималниот радиус на свиткување предизвикува пукање на надворешната површина. Табелата подолу дава упатства за вообичаените материјали.
| Материјал | Темперамент | Мин. Радиус на свиткување (× T) |
|---|---|---|
| Благ челик (SPCC, DC01) | Annealed | 0.5 T |
| Благ челик (SPCC, DC01) | 1/4 тврд | 1.0 T |
| Нерѓосувачки челик 304 | Annealed | 1.0 T |
| Нерѓосувачки челик 304 | 1/4 тврд | 2.0 T |
| нерѓосувачки челик 316 | Annealed | 1.0 T |
| алуминиум 1100 | O (Anealed) | 0 T (може да се свитка до радиус на нула) |
| Aluminium 5052-H32 | 1/4 тврд | 1.5 T |
| Алуминиум 6061-Т6 | Целосно тврд | 3.0-4.0 T |
| Бакар C110 | Annealed | 0 T |
| Месинг C260 | Annealed | 0 T |
| Месинг C260 | Полутврд | 1.0 T |
| Титаниум Степен 2 | Annealed | 2,5–3,0 T |
| Ниска легура со висока јачина (HSLA) | Како валани | 2.0–3.0 T |
Клучни правила:
– Свиткување нормално на правецот на тркалање (насока на зрната) кога е можно – свиткувањето паралелно со зрното го зголемува ризикот од пукање за 5–0%.
– Помеките темпераменти дозволуваат потесни радиуси. Наведете го закованиот материјал ако тесните свиоци се критични.
– За алуминиум 6061-T6, пукањето е вообичаено под 3T. Размислете за 6061-O (загреан) и повторно термичка обработка по формирањето.
Вообичаени дефекти на свиткување и решенија
Дури и со соодветни пресметки, производното свиткување може да предизвика дефекти. Табелата подолу ги наведува најчестите проблеми и нивните основни причини.
| Дефект | Опис | Основна причина | Решение |
|---|---|---|---|
| Површинско пукање | Пукнатини на надворешната површина на свиткување | Премногу тесен радиус на свиткување; материјалот е премногу тврд; погрешна насока на зрното | Зголемете го радиусот; користете помек темперамент; ротирајте го празното за 90° до зрно |
| Назад/аголен нанос | Крајниот агол се отвора надвор од толеранцијата | Недоволно превиткување; висок сооднос R/T | Зголемете го патувањето на ударот; користете матрица за дно; додадете ковачки ребра |
| Брчкање на внатрешниот радиус | Компресивни брчки на внатрешната страна на свиокот | Прекумерно напрегање на притисок; тенок материјал; голем R/T | Намалете го отворот на матрицата; користете виткање со бришење; додадете поддршка за назад |
| Дисторзија на рабовите | Рабовите се наведнуваат на краевите | Слободен материјал на краевите неподдржан при свиткување | Додајте релјефни засеци на рабовите; користете поширок отвор на матрицата; додадете подлоги за задржување |
| Извртување | Делот се превртува по оската на свиткување | Нерамна дебелина на материјалот; вчитување надвор од центарот; анизотропија на зрната | Баланс на сила на удар; користете тела против превртување; проверете ја конзистентноста на празно |
| Поместување на димензиите | Должина на прирабницата или положба на свиткување надвор од спецификациите | Тек на материјал за време на свиткување; абење на алати | Редизајнирајте димензии на празно; заменете го истрошениот алат; додадете пилот дупки |
| Површинско оцрнување / гадење | Гребнатини или подигање материјал на удар/матрица | Недоволно подмачкување; груба површина за алати; висок контактен притисок | Подобрете го подмачкувањето; полски матрици површини; користете обложен челик за алат |
| Пукнатина на свиткување на засекот | Пукнатина започнува на засекот или отсек во близина на свиокот | Концентрација на напрегање на раб на карактеристика | Додадете релјефи на аглите на засеците; тргнете го засекот подалеку од зоната на свиткување |
Клучни точки за дизајн на Bend Die
Правилниот дизајн на матрицата е основата на постојаното, висококвалитетно свиткување. Следниве размислувања важат и за наменските матрици за виткање и за станиците за виткање во прогресивни матрици.
1. Ширина на отворање на матрицата
Отворот на матрицата (ширина V) директно влијае на квалитетот на свиокот и потребната сила.
Правило: W = 6T до 12T за свиткување на воздухот; W = 8T е заедничка почетна точка.
- Премногу тесен: висока тонажа, ризик од удирање
- Премногу широк: слаба контрола на аголот, прекумерно враќање на пролетта, изобличување на рабовите
2. Радиус на удар
Радиусот на врвот на ударот треба да биде 0,5T до 1,5T за стандардно воздушно свиткување. Помал радиус го зголемува оптоварувањето на надворешната површина и го зголемува ризикот од пукање; поголем радиус го зголемува враќањето на пролетта.
3. Радиус на рамото на умирање
Радиусот на рамото на матрицата (закривениот премин од матрицата до V-шуплината) обично се движи од 2T до 4T. Поостро рамо го намалува ефективниот радиус на свиткување, но го зголемува отпорот на материјалот и абењето на алатот.
4. Материјал и облога за компоненти на матрицата
| Компонента | Препорачан материјал | Површинска обработка |
|---|---|---|
| Панч | D2, DC53 или карбид (за голем волумен) | TiN или TiCN облога за отпорност на абење |
| Блок за матрици | D2, SKD11 | Тврд хром или нитридирање |
| Подлога за притисок / стриптизер | A2 или S7 | Црн оксид или фосфат |
5. Влошки и стриптизери со пружина
Подлога со пружини го спречува свиткувањето притисочно за време на свиткување. точност. Силата на подлогата треба да биде 10–20 % од силата на свиткување.
компензира.
За производство со голем волумен, изградете го во фиксен агол на превиткување (врз основа на горната табела со отскокнувач) наместо да се потпирате на прилагодување на длабочината на притисокот. Типични агли на матрицата за завршени свиоци од 90°:
- Благ челик: 88–88,5° агол на матрицата (агол на удирање 88°)
- Не'рѓосувачки 304: 86–87° агол на матрицата
- Алуминиум 6061-T6: агол од 84–85°
7. Релјефни засеци и пилотски карактеристики
Кога свиокот завршува на раб на прирабница 1×T, додајте повторно типично на крајните точки на свиокот за да се спречи искривување и кинење на рабовите. За делови со критично позиционирање, вклучете ги пилот-дупките во близина на линијата на свиткување за лоцирање во матрицата.
8. Соголување и исфрлање на дел
По свиткување, делот може да го зафати ударникот. Планирајте за пружински стриптизери, исфрлање воздух или нокаут иглички за да обезбедите сигурно отстранување на делови при секој удар.
Најдобри практики за виткање на производството
- Прво прототип. Извршете ја алатката за производство на прво место и мерење на примерокот.
- Контролирајте го влезниот материјал. Варијациите во дебелината, темпераментот и насоката на зрно директно влијаат на конзистентноста на аголот на свиткување.
- Користете лубрикант. Конзистентно лубрикант за печат (хлориран парафин или синтетички естер) го намалува жолењето и ја подобрува завршната површина.
- Абење на алати на мониторот. Радиусот на ударот и радиусот на рамото се менуваат со употреба - распоредете интервали за превентивно одржување врз основа на бројот на удари.
- Документирајте сè. Запишете ја длабочината на ударот, тонажата и измерените агли за секое поставување. Овие податоци стануваат непроценливи за решавање проблеми и иден дизајн на алатки.
Најчесто поставувани прашања
Која е разликата помеѓу свиткување со воздух, дно и монење при свиткување со печат на метал?
Воздушното свиткување го формира свиокот со туркање на материјалот во матрицата без целосен контакт - длабочината на ударот го контролира аголот, а враќањето на пролетта се компензира со превиткување. Дното целосно го притиска материјалот на ѕидовите на матрицата, со што значително се намалува враќањето на пролетта. Монетата применува екстремна сила за трајно да го постави радиусот на свиткување во материјалот, практично елиминирајќи го враќањето на пролетта, но бара 5–10× повеќе тонажа од свиткување со воздух.
Како да го пресметам минималниот радиус на свиткување за мојот материјал?
Помножете ја дебелината на материјалот (T) со минималниот фактор на радиус на свиткување за вашата легура и темперамент. На пример, жарениот нерѓосувачки челик 304 има фактор од 1,0 T - така што листот од 2,0 mm може да се свитка на минимум внатрешен радиус од 2,0 mm. Секогаш свиткајте се нормално на насоката на тркалање кога е можно, и консултирајте се со листови со податоци за материјалите за одредени класи на легури.
Зошто мојот свиткан дел извира повеќе од очекуваното?
Прекумерното враќање на пружината обично произлегува од еден или повеќе од овие фактори: односот на радиусот на свиткување до дебелината (R/T) е преголем, јачината на издашноста на материјалот е поголема од наведената (проверете ги сертификатите за материјалот), насоката на зрното се движи паралелно со линијата за отворање или прешироката линија. Намалете го R/T, ротирајте го празното, префрлете се на поблаг темперамент или користете го дно/монтажата за да ја вратите пролетта под контрола.
Што предизвикува пукање на надворешната површина на свиокот?
Напукнување на надворешната површина се јавува кога напрегањето на истегнување на надворешноста на свиокот ја надминува границата на издолжување на материјалот. Вообичаените причини вклучуваат радиус на свиткување под минимумот на материјалот (видете ја горната табела со радиуси), свиткување паралелно со насоката на тркалањето на зрното, материјал кој е премногу тврд или зацврстен или остар радиус на удар што го концентрира напрегањето. Зголемете го радиусот на свиткување, употребете закован материјал или завртете го празното за 90° до зрното.
Како ширината на отворот на матрицата влијае на квалитетот на свиокот?
Ширината на отворот на V-матрицата (W) го контролира радиусот на свиткување, потребната сила и враќањето на пролетта. Општо упатство е W = 6T до 12T, со 8T како заедничка почетна точка. Потесниот отвор создава потесен радиус со помало враќање на пролетта, но бара поголема тонажа и ризикува означување на површината. Поширокиот отвор ја намалува тонажата, но го зголемува враќањето на пролетта и може да предизвика изобличување на рабовите. Поставете го отворот со дебелината на вашиот материјал и саканиот радиус на свиткување.
Заклучок
Свиткување на метално печат е измамливо сложена операција. Интеракцијата помеѓу својствата на материјалот, геометријата на свиоците и дизајнот на алат одредува дали некој дел ја погодува толеранцијата или ќе заврши во корпата за отпадоци. Со избирање на вистинскиот тип на свиткување, прецизно пресметување на силата и враќањето на пролетта, почитување на минималните радиуси на свиткување и дизајнирање на матрици со соодветна компензација, можете да постигнете повторливи, висококвалитетни свиоци во обемот на производството.
Ви треба прецизен партнер за виткање? Во штанцани метални делови, ние инженеруваме и произведуваме сопствени свиткани компоненти од прототип преку производство со голем обем. Побарајте понуда или контактирајте со нашиот инженерски тим за да разговарате за вашиот следен проект.