Erinevate metalllehtede (nt alumiinium, roostevaba teras, tsingitud leht) mõjude analüüs servade voltimisele ja valtsimisele

Kokkupandavad palistamise protsessid on autotootmise, kodumasinate tootmise ja täppismasinate töötlemise põhiprotsess, mis mõjutab otseselt toote konstruktsiooni tugevust, tihendusvõimet ja pinnakvaliteeti. Erinevate metallmaterjalide kristallstruktuuri, mehaaniliste omaduste ja pinnaomaduste erinevuste tõttu on protsessi omadused voltimis- ja servamisprotsessis ilmsed. Võttes näiteks alumiiniumisulami, roostevaba terase ja tsingitud teraslehe, analüüsitakse süstemaatiliselt nende materjaliomaduste mõju voltimis- ja mähkimisprotsessile ning koostatakse optimeerimisstrateegiad vastavalt insenerinäitele.
1. Ääreprotsessi mõjutavate materjalide omaduste mehhanism
1.1 Alumiiniumsulami servade voltimise omadused
Alumiiniumsulamitel (nagu seeria 6016) on ainulaadne ääris tänu madalale voolavuspiirile (ligikaudu 140–180 MPa) ja suurele venivusele (suurem kui 25%). Lõplike elementide analüüsi abil on materjali vool deformatsioonitsoonis ühtlane, tangentsiaalne tõmbepingete jaotus on 6016 alumiiniumi servade avamise ja pööramise protsessis ühtlasem kui süsinikterasest terasel, vähendades tõhusalt servade pragunemise ohtu. Näiteks mootori suitsugaasimootori voltimisprotsessis võib 6016 alumiiniumisulami piirpöördetegur olla 0,68, mis on 9,7% kõrgem kui DC04 teraslehe piirpöördetegur (0,62), võimaldades suuremat pöördekõrgust ja keerukamat geomeetriat.
Alumiiniumsulami kõrge deformatsioonikarastusindeks (n väärtus) (0,2–0,3) annab aga suurema tagasilöögi pärast serva voltimist kui teras. Elektriauto esikaane mõõtmisandmed näitasid, et alumiiniumist servavoldi tagasilööginurk oli 3,2 kraadi, mis on 77,8% kõrgem kui sama paksusega teraslehtedel (1,8 kraadi). Tagasilöögi kontrolli all hoidmiseks tuleb võtta järgmised meetmed:
Suurendage ääriku raadiust (soovitatav r Suurem või võrdne 0,5 t, t on lehe paksus).
Optimeeritud matriitsi kompensatsioonikoefitsient (K=1.05–1,10).
Rakendage sekundaarset kalibreerimist.
1.2 Roostevabast terasest küljevoltimise väljakutse
Austeniitse roostevaba terase (nt 304) voltimisel seisab silmitsi kahe peamise väljakutsega, mis on tingitud voolavuspiirist, mis on suurem või võrdne 205 MPa, ja suhteliselt madala pikenemisega, mis on suurem või võrdne 40% või suurem:
Serva pragunemine: kõrge tugevus põhjustab kontsentreeritud tangentsiaalse tõmbepinge kontsentratsiooni deformatsioonitsoonis ja ava serval on mikropragusid, kui pöördetegur on väiksem kui 0,58. Köögiseadmete ettevõtte juhtumiuuring näitab, et roostevaba terase 304 pragude määr oli 12 12%, kui selle ääriku kõrgus oli 8 mm, samas kui alumiiniumil 6016 oli samadel tingimustel vaid 2%.
Töötav kõvenemine: kui n-väärtus on 0.3 -0.5, suureneb materjali kõvadus serva voltimise taga 30–50%, mis suurendab oluliselt hallituse kulumist stantsimisel.
Roostevabast terasest äärise probleemi lahendamiseks hõlmavad inseneritavad tavaliselt järgmist:
tagasilöögi kompenseerimiseks suurenes eel{0}}augustatud augu läbimõõt 5–8%.
Materjali voolupinge vähendamiseks kasutati vedelat lämmastikku.
Hõõrdetegurit vähendati nanomäärdeainega (μ vähem kui 0,08 või sellega võrdne).
1.3 Tsingitud teraslehe protsessiomadused.
Tsingitud teraslehe (nt DC04+ZE) servade voltimisomadusi mõjutab tugevalt kate:
Tsingitud leht: tsingitud leht on paksusega 5–10 μm, tugevalt nakkuv aluspindadega. Serva voltimise käigus deformeerub tsinkkate sünkroonis aluspindadega ja seda ei ole kerge maha kukkuda. Tsinkkatte kõvadus (HV 180-220) on aga kõrgem kui aluspinnal (HV 140-160), mille tulemuseks on pinge kontsentratsioon teravatesse nurkadesse, kui servad voltivad.
Kuumtsingitud leht-: 20–40 μm kattekihi paksusega ja suhteliselt halva plastilisusega tsinkkate on altid võrgupragudele, kui ääriku kõrgus ületab 6 mm. Ühe kodumasinate tootja testid näitavad, et kui veljed keerati kuni 8 mm kõrguseks, oli termotsingitud kiht ainult 65% ainult 65%, samas kui elektrotsingitud leht oli 92% valmis.
Optimeerimislahendused hõlmavad järgmist:
Kontrollige äärise kiirust (vähem kui 50 mm/s või sellega võrdne), et vähendada kattekihi ketendamist.
Võetakse kasutusele astmeline voltimisprotsess (moodustab kahes etapis).
Hõõrdumise vähendamiseks suurendage eemaldamisnurka (1–2 kraadi).
2. Materjali reaktsioon rebimise ajal
2.1 Palistamisrõhk ja materjali deformatsioon
Palistamissurve on materjali vormitavuse oluline näitaja. Põhineb Dynaformi simulatsiooni andmetel:
6016 alumiiniumisulami{1}}rullieelne rõhk oli keskmiselt 502 N ja lõplik ääristamisrõhk on 1327 N.
DC04 teraslehe eelrullimise rõhk oli keskmiselt 860N ja lõplik ääristamisrõhk on 1852 N.
alumiiniumisulam vajab 40–42% madalamat painutusrõhku kui teras, peamiselt selle madala elastsusmooduli (70GPa vs 70GPa). 210 GPa) ja kõrge plastilise-deformatsioonisuhte (r väärtus 1,2: 0,8) tõttu.
2.2 Laineefekti juhtimine
Materjali voolavuspiir mõjutab otseselt pinna kvaliteeti pärast seda, kui kõverduva . 6016 alumiiniumsulami voolavuspiir on 140 MPa ja lainekõrgus 0,15 mm pärast koolutamist, mis on 53% madalam kui DC04 teraslehe laine-kõrgus (0,32 mm) sama koolutamisjõu korral. See muudab selle ideaalseks autode välispaneeli äärispaneelide jaoks. Alumiiniumisulamist ääristatud osade pinnakaredus võib ulatuda 0,8 μm-ni, mis vastab A-Klassi tipptasemel mudelite{11}}pinna nõuetele.
2.3 Treppide haldamine
Koolutamise (sisenemise) protsessis tuleb äärikusse voolava materjali kogust rangelt kontrollida. 6016 alumiiniumisulami süvend on 15–20% suurem kui terasplaadi taane. Kui protsessi parameetreid ei kontrollita õigesti, võib see põhjustada:
Mittetäielik palistamine (kliirens > 0,1 mm).
Serva pinge kontsentratsioon (mis põhjustab väsimuspragusid).
Autoettevõte kontrollib süvendeid 0,3 mm täpsusega:
Eelkolutamiseks kasutatakse segmenteeritud rõhureguleerimist (algrõhku vähendatakse 30%).
Suurendab viimase palistamise ajal viibimise kestust (2-lt 4-le sekundile).
Optimeerige stantsi kliirensit (1,1 t vs.
3. Materjali valiku ja protsessi optimeerimise inseneripraktika
3.1 Juhtumiuuring: autode kerepaneelid
Uue auto esikaane välisplaadil on kasutatud 6016 alumiiniummaterjali, mis asendab traditsioonilist terasmaterjali, parandades kvaliteeti järgmiste protsessiuuenduste kaudu:
Materjali eeltöötlus: T4 kuumtöötlus (lahusega töötlemine + loomulik vananemine) andis tulemuseks saagise kontrolli 160 MPa ja venivuse suurenemise 28% -ni.
Die Disain: Hõõrdumise vähendamine ja stantsi eluea pikendamine 50 000 nädalalt 200 000 nädalani DLC-kattega (kõvadus HV2500).
Protsessi jälgimine: paigaldage rõhuandurid (täpsus ±1 N), reguleerige kõverdumisjõudu reaalajas ja reguleerige lainekõrgust vahemikus ±0,05 mm.
3.2 Juhtumiuuring: roostevabast roostevabast terasest kodumasinate sisekate
Roostevabast terasest 304 valmistatud -kvaliteetne külmiku vooder võib lahendada külmiku servade pragunemise probleemi järgmiselt.
Määrimise täiendus: hõõrdetegurit vähendatakse 0,2-lt 0,06-le, kasutades grafeeni-sisaldavat nano-määrdeainet.
Protsessi täiustamine: ``eel-stantsimine → krüogeenne voltimine → lõõmutamine"kolme-etapiline protsess serva kõrguse suurendamiseks 6 mm-lt 10 mm-le.
Stantsi optimeerimine: suurendage äärikuraadiusega stantsifileed 0,3 tonnilt 0,5 tonnile ja vähendage pragude määra 8%-lt 0,5%-le.
3.3 Juhtumiuuring: tsingitud terasplekk ehituskonstruktsioonide jaoks
Katusekivide valmistamiseks kasutatava kuum-tsingitud lehe teraskonstruktsioonide projekteerimisel lahendatakse tsinkkatte koorumise probleem seinte voltimisel järgmiste meetmetega.
Katte kontroll: vähendage katte paksust 30 mikronilt 20 mikronile, et tasakaalustada korrosioonikindlust ja vormimist.
Protsessi parameetrid: vähendatud ääristamise kiirus 80 mm/s-lt 40 mm/s-le ja pikenenud ooteaeg 1 sekundilt 3 sekundile.
Järel{0}}töötlus: suurenenud süstimisgraanulid (Almeni intensiivsus 0,15 A), et eemaldada serva voltimisel tekkiv jääkpinge.
4. Tuleviku arengusuunad ja väljakutsed
Kasvav nõudlus kergete alumiiniumisulamite (nagu 7075-seeria) ja kõrgtugeva{1}}terase (nagu DP980) järele on toonud kaasa üha laiemaid rakendusi, mis seavad uusi väljakutseid ääris- ja lokitamisprotsessidele.
Kõrge -tugevusega alumiiniumisulamid: voolavuspiirid üle 500 MPa nõuavad deformatsioonikindluse vähendamiseks termilise vormimise protsessi (150–250 kraadi).
Kolmanda-põlvkonna-kõrgtugevad terased: ainult 10–15% nõuab hüdraulilist vormimist koos kohalike kuumutamismeetoditega.
Komposiidid. Erinevate materjalide liidese sidumise probleemid tuleb lahendada teras{0}}alumiiniumkomposiitplaadi külgvoldis.
Järeldus:
Erinevad metalllehed on voltimis- ja servamisprotsessis väga erinevad: madala voolavuspiiri ja suure venivuse tõttu on välisplaatide eelistatud materjal alumiiniumsulam, kuid see nõuab ranget põrke ja taande kontrolli; roostevaba teras nõuab pragude lahendamiseks määrimise uuendamist ja protsessiuuendusi; tsingitud terasleht nõuab katte paksuse ja vormitavuse tasakaalu. Tulevikus muutub materjaliteaduse ja vormimistehnoloogia arenedes kuumaks teemaks mitmest materjalist hübriidautokerede voltimis- ja kõverdumisprotsess, mis nõuab koostööl tehtavaid uuendusi materjalidisaini, vormide optimeerimise ja protsesside juhtimise vallas.