Kovové tvárnenie je proces pretvárania plochého plechu alebo zvitku na trojrozmerné časti prostredníctvom riadenej plastickej deformácie. Na rozdiel od operácií rezania alebo obrábania, ktoré odoberajú materiál, tvárnenie mení tvar kovu pri zachovaní jeho objemu. Výsledkom je konštrukčný alebo funkčný diel s geometriou, pevnosťou a stavom povrchu definovaným parametrami nástroja a lisu.
Poskytujeme služby tvárnenia kovov ako súčasť našich možností lisovania a presnej výroby. Operácie tvárnenia sa používajú nezávisle a v kombinácii v rámci progresívnych, zložených a prenosových lisovacích nástrojov na výrobu zložitých dielov v jedinej riadenej sekvencii.
Potrebujete tvarovaný kovový diel? Pošlite svoj výkres, materiál, hrúbku a objem na náš kontaktnú stránku na posúdenie a cenovú ponuku.
Operácie tvárnenia kovov, ktoré podporujeme
Tvárnenie kovov pokrýva široký rozsah operácií. Medzi najbežnejšie v našom rozsahu lisovania a výroby plechov patria:
Ohýbanie
Ohýbanie aplikuje silu na vytvorenie uhla alebo zakriveného profilu v plochom kove. Bežné operácie ohýbania zahŕňajú ohýbanie do V, ohýbanie do U a ohýbanie stieraním. Odpruženie musí byť kompenzované v konštrukcii nástroja na základe triedy materiálu a hrúbky. Kľúčové konštrukčné úvahy zahŕňajú minimálny polomer ohybu (zvyčajne 1× hrúbka materiálu pre tvárne kovy) a zachovanie konzistentného smeru zrna vzhľadom na os ohybu.
Hlboké kreslenie
Hlboké ťahanie používa razidlo a matricu na ťahanie plochého plechu radiálne dovnútra, čím sa vytvárajú misky, škrupiny a valcové kryty. Proces je charakterizovaný pomerom ťahania, ktorý definuje pomer priemeru polotovaru k priemeru razníka. Materiál musí mať dostatočné predĺženie na dokončenie ťahu bez trhania. Príruby, steny a základne môžu byť všetky držané v prísnych rozmerových toleranciách v správne navrhnutých ťahacích nástrojoch. Pozri tiež: hlbokoťažné razenie.
Razenie
Razenie používa veľmi vysoký tlak na presnú veľkosť prvku stláčaním kovu medzi razidlom a lisovnicou. Výsledkom je rozmerovo stabilný povrch bez otrepov na razenej ploche. Razenie sa používa na prvkoch, kde záleží na prísnej rozmerovej kontrole, ostrých polomeroch a kvalite povrchu viac ako na všeobecnej tolerancii tvárnenia. Bežne sa používa na koncové plochy, kontaktné body a kritické dosadacie plochy.
Reliéfovanie
Reliéfovanie premiestňuje kov a vytvára vyvýšené alebo zapustené prvky, ako sú logá, výstužné rebrá, identifikačné označenia alebo registračné prvky. Materiál nie je odstránený – iba lokálne tvarovaný do vyvýšeného vzoru. Reliéfne prvky dodávajú tenkým častiam tuhosť konštrukcie bez pridania hmotnosti.
Lemovanie
Lemovanie ohýba okraj plochej alebo tvarovanej časti smerom von alebo dovnútra, aby vytvoril lem. Príruby sa používajú na vystuženie konštrukcie, montážne rozhrania, tesniace plochy alebo ochranu hrán. Vytláčané otvory (kde je vyrazený otvor obrubovaný smerom von, aby sa vytvoril závitový výstupok) sú súvisiacou operáciou.
Tvárnenie a odsadenie
Všeobecné tvárniace operácie pretvoria polotovar na zložité profily, ktoré nie sú ploché. Ofsetové tvarovanie vytvára Z-profily alebo stupňovité prvky v inak plochých častiach. Sú bežné v krytoch konektorov, konzolách a montážnych podperách.
Žehlenie
Žehlenie rovnomerne znižuje hrúbku steny ťahanej škrupiny, aby sa sprísnili rozmerové tolerancie vonkajšieho priemeru alebo vnútorného otvoru. Často sa používa ako sekundárna operácia po hlbokom ťahaní na dosiahnutie presnej geometrie steny.
Materiály používané pri tvárnení kovov
Tvárniteľnosť vo veľkej miere závisí od ťažnosti materiálu, hrúbky, štruktúry zŕn a stavu temperovania. Časti tvoríme v:
| Materiál | Poznámky k formovaniu | Typické tvarované diely |
|---|---|---|
| Uhlíková oceľ (SPCC, DC01) | Dobrá tvarovateľnosť; môže odskočiť; zvárateľné | Konzoly, konštrukčné škrupiny, kryty |
| Nehrdzavejúca oceľ (304, 301) | Vyššie odpruženie; práca stvrdne; pevnejší po vytvarovaní | Lekárske kryty, potravinársky hardvér, škrupiny citlivé na koróziu |
| Hliník (5052, 3003) | Vynikajúca ťažnosť; nízke odpruženie; ľahké | Kryty elektroniky, kryty automobilov, kryty pre letectvo a kozmonautiku |
| Meď (C11000) | Veľmi vysoká tvarovateľnosť; vynikajúce na hlboké ťahanie a razenie | Terminály, kontakty, elektrické mušle |
| Mosadz (C26000) | Dobrá tvarovateľnosť; stabilita povrchu po tvarovaní | Konektorové komponenty, ozdobné tvarované diely |
Stránky špecifické pre materiál: hliníkové lisovanie, nerezové lisovanie, oceľové lisovanie, medené razeniea mosadzné lisovanie.
Tvarovanie kovov v procesoch lisovania
Operácie tvarovania kovov sú zriedka samostatné. Vo výrobnom lisovaní sú integrované do postupnosti nástrojov:
- V progresívne lisovaniesú fázy tvárnenia rozdelené medzi stanice na súvislom páse, čo umožňuje postupné vysekávanie, dierovanie, ohýbanie a razenie v rámci jedného nástroja
- V aplikáciách prenosových foriem sa polotovar
- fyzicky presúva medzi formovacími stanicami, čo umožňuje komplexnejšiu geometriu pásov, strihanie a tvarovanie prebieha súčasne v jednom ťahu, vhodné pre ploché alebo ľahko tvarované diely
- V procesoch hlbokého ťahania postupnosť tvarovania riadi hĺbku ťahania, konzistenciu hrúbky steny a geometriu príruby vo viacerých fázach
Úvahy DFM pre tvarované diely
Návrh tvarovania ovplyvňuje zložitosť nástrojov, konzistenciu dielov a výrobné náklady. Dôležité úvahy týkajúce sa DFM zahŕňajú:
- Minimálny polomer ohybu — príliš úzky polomer spôsobuje praskliny alebo praskliny; zvyčajne 0,5–1× minimálna hrúbka materiálu v závislosti od zliatiny
- Kompenzácia odpruženia — uhol prehnutia sa musí vypočítať pre materiál a hrúbku, aby sa dosiahol špecifikovaný uhol po uvoľnení
- Smer zrna vs. os ohybu — ohýbanie kolmo na smer vlákna znižuje riziko praskania v materiáloch spevnených opracovaním
- Blízkosť vlastností — otvory umiestnené príliš blízko k línii ohybu sa deformujú počas tvárnenia; dodržujte minimálnu vzdialenosť 1,5 × hrúbka materiálu od okraja
- Hĺbka tvarovania vs. hrúbka materiálu — pomery hlbokého ťahania musia zodpovedať kapacite predĺženia materiálu
- Symetria a rovnováha — asymetrické tvarovacie zaťaženia spôsobujú posun pásu alebo polotovaru; nástroje musia kompenzovať vyváženú geometriu matrice
Odvetvia využívajúce služby tvárnenia kovov
- Automobilový priemysel — výlisky karosérie, konzoly sedadiel, štrukturálne podpery, diely tvarované svorkami. Pozri: lisovanie automobilov
- Elektronika – kryty svoriek, kryty EMI, telá konektorov, presné kontakty. Pozri: elektronické lisovanie
- Lekárske aplikácie — presne tvarované nerezové diely, ťahané kryty, súčasti chirurgických nástrojov. Pozri: razenie zdravotníckych pomôcok
- Letectvo — konštrukčné výlisky, obkladové panely, tvarované podporné diely. Pozri: letecký kovový výlisok
- Domáce spotrebiče — časti motora, ovládacie panely, tvarované kryty. Pozri: lisovanie domácich spotrebičov
- Konštrukcia – tvarované podporné kovanie, kotviace dosky, konzoly. Pozrite si: lisovanie konštrukčného kovu
Často kladené otázky: Tvarovanie kovov
Čo je tvarovanie kovov pri razení?
Tvárnenie kovov pri razení sa vzťahuje na operácie založené na lisovaní, ktoré pretvárajú plech bez odstraňovania materiálu. To zahŕňa ohýbanie, kreslenie, razenie, razenie, lemovanie a ofsetovanie. Operácie tvárnenia sú často kombinované v rámci progresívnych alebo zložených lisovacích nástrojov.
Aký je rozdiel medzi tvárnením kovov a rezaním kovov?
Operácie rezania kovov (rezanie, dierovanie, strihanie) oddeľujú materiál lomom alebo strihom. Operácie tvárnenia pretvárajú materiál plastickou deformáciou bez separácie. Väčšina lisovaných dielov vyžaduje rezanie aj tvarovanie v rámci toho istého nástroja.
Aké kovy sa najľahšie formujú?
Meď, hliník a nízkouhlíková oceľ majú najvyššiu ťažnosť a najľahšie sa tvarujú. Nerezová oceľ a zliatiny vysokopevnostnej ocele majú väčšiu spätnú väzbu a vyžadujú presnejšiu kompenzáciu nástrojov. Tvárnosť materiálu a štruktúra zrna tiež výrazne ovplyvňujú tvárnosť.
Aké tolerancie možno dodržať na tvarovaných dieloch?
Štandardne tvarované prvky zvyčajne udržia ±0,1–0,3 mm v závislosti od zložitosti dielu. Razené povrchy môžu držať ±0,01–0,05 mm. Uhlové tolerancie ohybov sa zvyčajne pohybujú od ±0,5° do ±2° v závislosti od materiálu a spôsobu tvarovania.
Ako znížim spätné pruženie na tvarovaných dieloch?
Odpruženie je znížené nadmerným ohýbaním v dizajne nástroja, vytváraním polomeru ohybu, navrhovaním s užšími polomermi alebo použitím materiálov s nižším modulom pružnosti. Kontrola DFM by sa mala zaoberať predikciou odpruženia pred vytvorením nástrojov.
Požiadať o cenovú ponuku na tvarovanie kovu
Či už potrebujete jednoduchý ohyb alebo komplexnú škrupinu s hlbokým ťahaním, náš proces tvarovania začína pochopením funkčných požiadaviek a potrieb tolerancie vášho dielu. Posúdime výkres, potvrdíme prístup k tvárneniu a poskytneme nástrojový a výrobný plán, ktorý podporuje dlhodobú vyrobiteľnosť.
Návrh nástrojov pre operácie tvárnenia kovov
Kvalita tvarovaného dielu začína návrhom nástroja. Každá operácia tvárnenia – či už ide o jednoduchý 90° ohyb alebo zložité viacstupňové ťahanie – vyžaduje geometriu nástrojov, ktorá zohľadňuje správanie materiálu, pruženie a rozmerové požiadavky:
- Polomer ohybu a otvor matrice – pomer otvoru matrice k hrúbke materiálu (šírka matrice V) určuje potrebnú ohýbaciu silu a vnútorný polomer ohybu. Menšie otvory v matrici vytvárajú užšie polomery, ale vyžadujú väčšiu silu a zvyšujú riziko povrchových škvŕn.
- Kompenzácia odpruženia — všetky kovy vykazujú po tvarovaní elastické zotavenie. Nástroje musia prehnúť diel o predpokladanú hodnotu odpruženia, aby sa hotový diel po vyložení vrátil do cieľového uhla. Predikcia odpruženia je špecifická pre materiál a je overená počas pilotnej výroby.
- Dizajn ťažnej matrice – operácie hlbokého ťahania vyžadujú starostlivú kontrolu tlaku držiaka polotovaru, polomeru razidla a polomeru raznice, aby sa zabránilo roztrhnutiu, zvrásneniu a povrchovým defektom pomarančovej kôry. Limity pomeru ťahania závisia od ťažnosti materiálu a hrúbky.
- Nástroje na razenie a úpravu veľkosti — keď tvarované prvky vyžadujú užšie tolerancie, než je možné dosiahnuť štandardným tvarovaním, raziace nástroje stlačia materiál na presnú hrúbku alebo úroveň povrchu. Toto pridá stanicu k raznici, ale môže dosiahnuť ±0,01–0,03 mm na razených povrchoch.
- Viacstupňové tvarovacie sekvencie — zložité geometrie, ktoré sa nedajú vytvarovať jedným zásahom, si vyžadujú viacero tvarovacích staníc v rámci progresívnej alebo prenosovej matrice. Každá stanica postupne tvaruje materiál, aby sa predišlo nadmernému namáhaniu akejkoľvek jednotlivej oblasti.
Dizajn nástrojov pre operácie tvárnenia je tam, kde technické schopnosti priamo ovplyvňujú kvalitu dielu a stabilitu výroby. Všetky tvarovacie nástroje navrhujeme interne, aby sme si zachovali kontrolu nad postupnosťou tvarovania a stratégiou kompenzácie pruženia.
Správanie materiálu pri tvárniacich operáciách
Rôzne kovy reagujú na napätie pri tvárnení rôzne. Pochopenie správania materiálu je nevyhnutné pre navrhovanie tvárniacich nástrojov, ktoré vytvárajú konzistentné diely:
- medza klzu a pevnosť v ťahu — materiály s vyššou pevnosťou vyžadujú väčšiu tvarovaciu silu a vykazujú väčšiu spätnú väzbu. Materiály s pevnosťou v ťahu nad 500 MPa často vyžadujú upravené vôle matrice a prísnejšiu kontrolu procesu.
- Predĺženie a zmenšenie plochy — tieto miery ťažnosti určujú, do akej miery je možné materiál natiahnuť alebo vytiahnuť pred zlomením. Materiály s nízkou prieťažnosťou obmedzujú hĺbku ťahu a tesnosť polomerov ohybu.
- Exponent deformačného spevnenia (hodnota n) — materiály s vyššou hodnotou n rozdeľujú deformáciu rovnomernejšie, čo je výhodné pri operáciách ťahania a naťahovania. Materiály s nízkou hodnotou n majú tendenciu skôr lokalizovať deformáciu a hrdlo.
- Pomer plastickej deformácie (hodnota r) – označuje odolnosť materiálu voči stenčovaniu počas ťahania. Materiály s vysokou hodnotou r ťahajú úspešnejšie a sú preferované pre aplikácie s hlbokým ťahaním.
- Stav povrchu a povlak – drsnosť povrchu, olejový povlak a galvanizované vrstvy ovplyvňujú trenie počas tvárnenia. Povrchová úprava a mazanie nástroja musia byť prispôsobené stavu povrchu materiálu.
Materiálové údaje z certifikátov frézy a našej internej testovacej databázy sa používajú počas kontroly DFM na predpovedanie správania pri tvárnení a nastavenie realistických očakávaných tolerancií pred začatím návrhu nástroja.
Často kladené otázky
Čo je tvarovanie kovov pri razení?
Tvárnenie kovov pri razení sa vzťahuje na operácie založené na lisovaní, ktoré pretvárajú plech bez odstraňovania materiálu. To zahŕňa ohýbanie, kreslenie, razenie, razenie, lemovanie a ofsetovanie. Operácie tvárnenia sú často kombinované v rámci progresívnych alebo zložených lisovacích nástrojov.
Aký je rozdiel medzi tvárnením kovov a rezaním kovov?
Operácie rezania kovov (rezanie, dierovanie, strihanie) oddeľujú materiál lomom alebo strihom. Operácie tvárnenia pretvárajú materiál plastickou deformáciou bez separácie. Väčšina lisovaných dielov vyžaduje rezanie aj tvarovanie v rámci toho istého nástroja.
Aké tolerancie možno dodržať na tvarovaných dieloch?
Štandardne tvarované prvky zvyčajne udržia ±0,1–0,3 mm v závislosti od zložitosti dielu. Razené povrchy môžu držať ±0,01–0,05 mm. Uhlové tolerancie ohybov sa zvyčajne pohybujú od ±0,5° do ±2° v závislosti od materiálu a spôsobu tvarovania.
Ako znížim spätné pruženie na tvarovaných dieloch?
Odpruženie je znížené nadmerným ohýbaním v dizajne nástroja, vytváraním polomeru ohybu, navrhovaním s užšími polomermi alebo použitím materiálov s nižším modulom pružnosti. Kontrola DFM by sa mala zaoberať predikciou odpruženia pred vytvorením nástrojov.
Aké kovy možno lisovaním tvarovať?
Oceľ valcovaná za studena, nehrdzavejúca oceľ, hliníkové zliatiny, meď, mosadz, fosforový bronz a vopred potiahnuté ocele môžu byť všetky tvarované lisovaním. Každý materiál má iné limity tvarovania, charakteristiky pruženia a požiadavky na nástroje, ktoré sa vyhodnocujú počas kontroly DFM.
Dokážete vytvoriť zložité 3D tvary razením?
Áno. Komplexné 3D tvary sa vyrábajú prostredníctvom viacstupňových tvarovacích sekvencií v rámci progresívnych alebo transferových lisovacích nástrojov. Hlboké ťahanie, ťahové tvarovanie a stupňovité ohýbanie môžu vytvárať geometrie, ktoré by bolo ťažké alebo nákladné vyrobiť obrábaním alebo odlievaním.
Kontaktujte nás, aby ste mohli začať svoj projekt tvárnenia kovu – pošlite nám svoj výkres, materiál a objem a my vám odpovieme recenziou a cenovou ponukou.