Штамповка листового металла является очень важным методом формования пластиков из металла, который широко используется в аэрокосмической, автомобильной и локомотивной промышленности, электроприборах, пищевой упаковке, бытовой технике, строительстве, упаковке и других областях промышленности.
Различные дефекты формообразования, часто возникающие в процессе фактического производства штамповки, серьезно влияют на геометрическую точность, механические свойства и качество поверхности штампованных деталей. Поскольку существует много параметров процесса, связанных с качеством штамповки, и факторы связаны друг с другом, это создает большие трудности и проблемы для инженеров по пресс-формам на месте, чтобы отремонтировать и опробовать пресс-форму. В этой статье будут проанализированы причины трех распространенных дефектов качества в процессе штамповки: трещины, морщины и отскок, а также представлены общие решения, соответственно.
Утончение листа является результатом растяжения листа. С инженерной точки зрения толщина листа уменьшается на 4–20 %, что в целом приемлемо; однако, если утончение слишком велико, оно не только ослабит жесткость деталей, в тяжелых случаях может даже напрямую привести к разрыву листа и стать отходами. Поэтому явление растрескивания является одним из важных дефектов, серьезно влияющих на качество штамповки и формовки деталей.
При испытании материала на растяжение по мере углубления деформации опорная поверхность материала постоянно уменьшается, а его упрочняющий эффект также постоянно увеличивается. Когда увеличение эффекта упрочнения может компенсировать уменьшение площади опоры, деформация стабильна; После предельного значения материал сначала сужается в самом слабом месте и в конечном итоге ломается. Для листовых материалов процесс деформации материала в основном такой же, как и при испытании на растяжение. Когда напряжение превышает определенное предельное значение, это приводит к разрыву листа.
В зависимости от степени разрыва разрыв можно разделить на два типа: микроскопический разрыв и макроскопический разрыв. Микроскопическое растрескивание относится к образованию трещин в листе, которые трудно увидеть невооруженным глазом. Хотя глубина трещины очень мала, некоторые материалы фактически разрушились. Макрорастрескивание относится к появлению видимых невооруженным глазом трещин и изломов в листе. Макроскопический разрыв обычно вызывается чрезмерным вздутием в плоскости тонкой пластинки, в то время как микроскопический разрыв может быть вызван чистым вздутием или простым изгибом. В конечном счете, как микроскопические, так и макроскопические разрывы вызваны локальной деформацией материала растяжением.
Случаи растрескивания обычно включают область малого радиуса в процессе глубокой вытяжки, угол пуансона, центр боковой стенки и область, где материал входит в полость и блокирует поток.
Поскольку разрыв вызван деформацией в локальной области, превышающей ее предельное значение, принцип устранения явления разрыва заключается в изменении распределения нормальной контактной силы и силы тангенциального трения для уменьшения значения деформации растяжения в области разрыва. Методы обычно включают:
В процессе формирования листа размер и форма заготовки будут влиять на окончательное качество формования. Например, при растяжении квадратной трубы квадратная заготовка сначала используется для растяжения. При появлении трещин четыре угла заготовки можно обрезать с соответствующими размерами. Лечение может устранить разрыв.
При условии соблюдения функциональных требований к деталям соответствующее увеличение галтели формы или уменьшение наклона может уменьшить сопротивление потоку материала в процессе формования, тем самым избегая поломки. Процесс перфорации делает надрезы в соответствующих частях пластины, так что легко разрываемая область может быть дополнена материалом из соседней области, чтобы улучшить деформацию области, а также избежать возникновения разрыва.
Хотя использование трещины может предотвратить появление складок на фланцевой части, ее побочным эффектом является увеличение сопротивления потоку материала в матрице. Следовательно, неправильные параметры разрушения могут вызвать чрезмерное сопротивление потоку, что приведет к трещинам в листе.
Взаимосвязь между качеством штамповки и смазкой чрезвычайно важна. Плохие условия смазки или неправильный выбор смазочных материалов могут привести к растрескиванию листа.
Сморщивание также является типичным дефектом качества в процессе штамповки, который напрямую влияет на качество поверхности изделия; более серьезно, иногда будет сморщивание, а затем гладить по форме, повреждая заготовку или даже царапая форму, что приводит к большим потерям.
Причина образования складок противоположна причине растрескивания, которая вызвана нестабильностью направления толщины листа из-за чрезмерных местных сжимающих напряжений. Эта форма нестабильности называется неустойчивостью сжатия. Когда появляются морщины, направление морщин перпендикулярно сжимающему напряжению, но нельзя просто считать, что любые морщины вызваны сжимающим напряжением.
При штамповке и формовании листового металла возникают различные морщины. По разным причинам их можно разделить на морщины накопления материала и морщины нестабильности. Морщины накопления материала вызваны тем, что слишком много материала попадает в полость полости. Морщины вызваны нестабильностью, а морщины нестабильности относятся к морщинам, вызванным нестабильностью сжимающей полки со слабой связующей силой в направлении толщины листа и нестабильностью неравномерно растянутой части. Хотя сморщивание не ослабляет прочность и жесткость детали, как разрыв, оно влияет на точность и красоту детали. Если в промежуточном процессе возникают морщины, они также могут повлиять на нормальное течение следующего процесса.
Когда локальное сжимающее напряжение материала слишком велико, легко образуются морщины, особенно когда материал находится под действием растяжения и сжатия. Поэтому принцип устранения складок заключается в точном прогнозировании течения материала и увеличении складок. Нормальная контактная сила, инженерные методы обычно включают:
Усилие держателя заготовки может увеличить сопротивление потоку материала в матрицу и уменьшить образование складок на кромке фланца.
Отскоки делятся на круглые, квадратные и тяговые. Сопротивление подачи, в свою очередь, увеличивается. Какой отскок использовать, необходимо рассматривать с учетом многих аспектов, таких как глубина вытяжки заготовки, свойства материала и форма изделия. Разумная настройка отскоков, научный контроль сопротивления подаче, изменение внутреннего напряженного состояния материалов и регулировка направления потока материала могут эффективно устранить дефекты складок.
Отскок листового металла относится к явлению, при котором форма и размер материала претерпевают изменение в направлении, противоположном деформации, при нагрузке из-за упругого восстановления материала после снятия внешней нагрузки в процессе штамповки и формовки. Отскок является неизбежным дефектом формовки в процессе формовки листового металла, особенно в процессе гибки.
Отскок листового материала серьезно повлиял на форму и точность размеров формованных деталей. Особенно в последние годы, с широким использованием высокопрочных стальных пластин, явление отскока привлекает все больше и больше внимания. Благодаря высокому пределу текучести и прочности на растяжение, высокопрочный листовой материал обладает большей жесткостью и твердостью и демонстрирует более очевидное явление отскока после разгрузки при комнатной температуре.
После углубленного анализа явления отскока мы узнали, что основная причина явления отскока заключается в том, что состояние деформации каждой части листового материала не синхронизировано. На этапе деформации, когда пресс-форма разгружена, каждая часть материала должна быть упруго восстановлена, что приводит к неравномерному распределению остаточных напряжений в направлении толщины или в плоскости листового материала, и в конечном итоге происходит отскок.
На величину отскока листового металла влияет множество факторов, таких как механические свойства самого материала, скругление формы и зазор между вогнутой и выпуклой формами, усилие держателя заготовки и так далее. Для проектировщиков процесса формовки листового металла более простой способ уменьшить геометрическую погрешность заготовки, вызванную явлением отскока, — это уменьшить отскок заготовки путем регулировки параметров процесса таким образом, чтобы геометрический размер заготовки соответствовал требования к дизайну.
Чем меньше модуль упругости материала, тем выше предел текучести, тем серьезнее явление деформационного упрочнения (большое значение n) и тем больше отскок деформации при изгибе. Отскок высокопрочных стальных листов и листов из алюминиевого сплава больше, чем у обычных стальных листов.
Относительный радиус изгиба относится к отношению радиуса изгиба к толщине материала при изгибе листа. При уменьшении относительного радиуса изгиба общая тангенциальная деформация на внешней поверхности гнутого листа увеличивается, одновременно увеличиваются компоненты пластической деформации и упругого изгиба, но доля упругой деформации в общей деформации уменьшается, поэтому отскок также уменьшается; наоборот, при увеличении относительного радиуса изгиба по мере увеличения доли упругой деформации в общей деформации увеличивается и отскок.
Что касается проблемы отскока, зазор между вогнутой и выпуклой матрицами штампа влияет на отскок и качество поверхности лучшей детали. Чем меньше зазор, тем меньше угол отскока, а чем больше зазор, тем больше угол отскока. Однако, если зазор слишком мал, поверхность заготовки будет поцарапана или толщина станет тонкой; когда зазор меньше толщины материала, заготовка может иметь отрицательный отскок.
Величина хода также влияет на напряженное состояние листового металла в процессе штамповки и формовки. Для неглубоко вытянутых деталей ход меньше, а влияние изгибающего напряжения больше, чем растягивающего, поэтому тенденция к отскоку более очевидна; для деталей глубокой вытяжки ход больше, а растягивающее напряжение в процессе штамповки В результате верхняя и нижняя поверхности листового материала образуют двухстороннее растяжение, тенденция к отскоку частично компенсируется, а величина отскока маленький.
Увеличение усилия держателя заготовки может уменьшить отскок листа, но увеличение усилия держателя заготовки основано на предположении, что деталь не имеет других дефектов формообразования. Усилие держателя бланка обычно можно увеличить, увеличив усилие держателя бланка или установив отскок.
Трение между поверхностью изогнутого листа и поверхностью формы может изменить напряженное состояние каждой части изогнутого листа. Обычно считается, что трение может увеличить растягивающее напряжение в зоне деформации и может сделать форму детали близкой к форме формы, тем самым уменьшая отскок штамповки листового металла.
Пробивная машина для продажи
Первоначально опубликовано на https://punching.harsle.com 23 ноября 2021 г.
