Progresívne razenie hliníka|Odrežte chyby a šrot od prvého dňa

Čo je to progresívne lisovanie hliníkových dielov

Keď počuješ"progresívne lisovanie„pravdepodobne si predstavujete, ako sa oceľový pás preháňa cez nástroj s viacerými stanicami rýchlosťou stoviek úderov za minútu. Koncept zostáva rovnaký pre hliník, ale takmer každé technické rozhodnutie sa presúva pod povrch. Ak ste dizajnér, ktorý špecifikuje geometriu dielu, alebo odborník na obstarávanie, ktorý hodnotí investície do nástrojov, na rozdiele záleží viac, než by ste čakali.

Čo znamená progresívne razenie pre hliník

Progresívne lisovanie hliníka je vysoko{0}}objemový proces tvárnenia kovu, pri ktorom súvislá cievka hliníkovej zliatiny postupuje cez matricu s viacerými{1}}stanicami, pričom prechádza postupnými operáciami, ako je dierovanie, ohýbanie, tvarovanie a vysekávanie, pričom sa pri každom zdvihu lisu vyrobí hotová súčiastka, pričom sa zohľadňuje jedinečná tvárnosť hliníka, tendencia k odieraniu a pruženie.

Čo je teda progresívna matrica z praktického hľadiska? Je to presný nástroj, ktorý obsahuje viacero staníc usporiadaných za sebou, z ktorých každá vykonáva odlišnú operáciu na páse, keď sa pohybuje dopredu o pevnú výšku. S každým zdvihom lisu opustí konečnú stanicu hotový diel. Táto metóda poskytuje výnimočnú opakovateľnosť a nízke{2}}náklady na diel vo veľkom meradle, a preto dominuje progresívne lisovanie vo výrobe od desiatok tisíc až po milióny dielov.

Konkrétne v prípade hliníka musí byť progresívna matrica vyrobená z materiálu, ktorý sa na každej stanici chová zásadne odlišne od ocele.

Prečo si hliník vyžaduje iný prístup

Nižší Youngov modul hliníka znamená výrazne väčšie odpruženie po každej operácii tvárnenia. Výskum porovnávajúci hliník a oceľ v identických nástrojoch ukazuje, žehliníkový komponent bude predstavovať vyššie odpruženieako jeho oceľový náprotivok, ktorý si vyžaduje kompenzáciu nadmerného ohybu zabudovanú priamo do geometrie stanice.

Okrem odpruženia prináša progresívne lisovanie hliníka výzvy, ktoré oceľ predstavuje len zriedka:

• Sklon k oderu- Hliník pod tlakom priľne k povrchom nástrojovej ocele bez povrchovej úpravy a vytvára nánosy materiálu, ktoré poškodzujú matricu aj diel.
• Nižšia deformačná kapacita po hrdlovaní- Na rozdiel od ocele, hliník nemôže vydržať významné dodatočné napätie, keď sa začne zužovanie, takže je oveľa menej zhovievavé pri okrajových podmienkach tvarovania.
• Znížená hodnota R-- Nižší Lankfordov koeficient hliníka koncentruje deformáciu cez hrúbku plechu a nie ju rozdeľuje po povrchu, čo ovplyvňuje správanie pri ťahaní a stenčovanie steny.
• Variabilné deformačné vytvrdzovanie- Hodnota n- v hliníku klesá, keď sa napätie zvyšuje smerom k rovnomernému predĺženiu, čo znamená, že materiál neskôr v procese tvárnenia stráca svoju schopnosť rovnomerne rozložiť napätie.

Tieto vlastnosti nediskvalifikujú hliník z progresívneho lisovania. Jednoducho požadujú, aby bol dizajn lisovnice, stratégia mazania, výber zliatiny a parametre lisu vyladené podľa iného súboru pravidiel. Nasledujúce časti uvádzajú tieto pravidlá stanicu po stanici, zliatinu po zliatine a defekt za defektom, čím vám poskytnú technické špecifiká, ktoré všeobecné návody na lisovanie vynechávajú.

Ako funguje proces progresívneho lisovania s hliníkom

Správanie materiálu hliníka pretvára to, čo sa deje v každom bode medzi odvíjačom a zásobníkom súčiastok. Proces progresívneho lisovania sa riadi rovnako širokým sledom bez ohľadu na materiál, ale technické parametre, rozstup staníc a rýchlostné limity sa podstatne posunú, keď vymeníte oceľovú cievku za hliníkovú.

Postup podľa stanice-po{1}}stanici

Predstavte si cievku z hliníka 5052-H32 s hrúbkou 0,040 palca naloženú na odvíjač. Od tohto bodu ďalej,progresívny proces razeniasa odvíja v prísne kontrolovanom slede:

1. Odvíjanie a vyrovnávanie- Hliníková cievka sa odvíja cez usmerňovač, ktorý odstraňuje súpravu cievok. Pretože hliník je mäkší a náchylnejší na povrchové značenie, valce vyrovnávača zvyčajne používajú leštené povrchy alebo -nekovové povlaky, aby sa predišlo potlačeniu pásu.
2. Kŕmenie- Servo alebo chápadlový podávač posúva pás o presnú vzdialenosť (rozstup) pri každom zdvihu lisu. Nižšia tuhosť hliníka v porovnaní s oceľou znamená, že podávacie systémy musia byť vyladené, aby sa zabránilo vybočeniu pásu medzi podávačom a matricou.
3. Zapojenie pilota- Pilotné kolíky vstupujú do predtým prepichnutých otvorov, aby zaregistrovali prúžok s presnosťou 1 000 000 tisíc pred tým, ako dôjde k tvarovaniu. Konzistentná kvalita vodiaceho otvoru je kritická, pretože mäkkosť hliníka môže spôsobiť, že značky kolíkov deformujú okolitý materiál, ak sú vôle príliš voľné.
4. Prepichnutie a zaslepenie- Dierovaním vyrezávajú otvory a profily cez hliník. Pevnosť v šmyku pre bežné hliníkové zliatiny je približne-tretinová v porovnaní s mäkkou oceľou, takže dierovacia tonáž úmerne klesá, ale kontrola otrepov si vyžaduje prísnejšie dierovanie-aby-vôle matrice.
5. Tvarovanie a ohýbanie- Stanice tvarujú plochý pás do trojrozmernej{1}}geometrie. Uhly nadmerného ohybu sú zabudované do nástrojov, aby kompenzovali vyššie odpruženie hliníka.
6. Razenie alebo razenie (ak je to potrebné)- Lokalizovaná kompresia spresňuje rozmery alebo pridáva funkcie. Hliník tečie ľahšie pri tlakovom zaťažení, takže raziace sily sú nižšie, ale musia byť starostlivo kontrolované, aby sa zabránilo vytláčaniu materiálu.
7. Odrezanie a vysunutie- Hotová časť sa oddelí od nosného pásu a vysunie sa prúdom vzduchu, mechanickým-odkopom alebo gravitáciou. Ľahké hliníkové diely sú obzvlášť náchylné na statické prilepenie alebo prevrátenie vo vnútri matrice, takže vyhadzovacie systémy potrebujú pozitívne potvrdenie.

Hliníkový pás sa bežne spracováva v hrúbkach od0,002 palca až 0,080 palca., hoci najvýhodnejšie miesto pre väčšinu progresívnych raziacich aplikácií je medzi 0,010 palca a 0,063 palca. Tenšie meradlá umožňujú zložité malé funkcie, ale vyžadujú viac staníc, aby sa predišlo roztrhnutiu. Hrubší materiál zvládne agresívne tvarovanie na menšom počte staníc, ale vyžaduje si vyššiu tonáž a väčšie vzdialenosti postupu.

Úvahy o sile a rýchlosti lisu pre hliník

Nižšia pevnosť v ťahu hliníka, zvyčajne 10 000 až 45 000 PSI v závislosti od zliatiny a temperovania oproti 50,{5}} PSI pre mäkkú oceľ, priamo znižuje tonáž potrebnú na každej stanici. Thevzorec zatemňovacej sily(obvod x hrúbka x pevnosť v šmyku) produkuje približne o 30 – 50 % menej tonáže pre hliník ako pre ekvivalentnú geometriu oceľových dielov. Znie to ako bezplatná výhoda, no prináša to jemnosť: progresívny lisovací lis dimenzovaný na hliník beží na zlomok svojej menovitej kapacity, čo môže zvádzať operátorov k zvýšeniu rýchlosti nad rámec toho, čo správanie materiálu pri formovaní skutočne podporuje.

Vysokorýchlostné progresívne lisovacie operácie v oceli a zliatinách medi môžu dosiahnuť 800 až 1 500 úderov za minútu (SPM) na plochých alebo plytko-tvarovaných dieloch. Hliník umožňuje porovnateľné rýchlosti pri jednoduchom dierovaní-alebo plošnom{6}}zaslepovaní, ale obmedzujúcim faktorom sa stávajú tvarovacie stanice. Každý ohyb alebo ťah vytvára trecie teplo, ktoré hliník absorbuje inak ako oceľ. Vysoká tepelná vodivosť hliníka rýchlo šíri teplo, čo pomáha predchádzať horúcim miestam, ale jeho nízky bod topenia a tendencia k zadrhávaniu znamená, že nadmerná rýchlosť urýchľuje rozpad maziva a opotrebenie lepidla na povrchoch razníkov.

V praxi vysokorýchlostné lisovanie kovov s hliníkom v progresívnych matriciach zvyčajne pracuje v rozsahu 200 až 600 SPM pre diely vyžadujúce viacero tvarovacích staníc. Jednoduché, plytké geometrie s minimálnym ohybom môžu tlačiť vyššie. Kľúčovým obmedzením nie je lis alebo podávač; je to interakcia medzi hliníkom a nástrojmi pri rýchlosti, kde sa teplo a odieranie stávajú praktickým stropom.

Usporiadanie staníc sa tiež mení. Pretože každá operácia tvárnenia hliníka si vyžaduje veľkorysé prehnutie a materiál je menej odolný voči namáhaniu zmesi pri jedinom údere, inžinieri často rozdeľujú zložité ohyby na dve alebo tri stanice namiesto toho, aby ich kombinovali. To zvyšuje dĺžku lisovnice a náklady, ale zabraňuje praskaniu, čo zase chráni mieru šrotu pri dlhých výrobných sériách.

Sprievodca výberom hliníkových zliatin a temperovania na lisovanie

Rozdelenie ohybov na viacerých staniciach chráni integritu dielu, ale matrica môže zatiaľ kompenzovať iba vtedy, ak prichádzajúci materiál bojuje s procesom od začiatku. Výber zliatiny a temperovania je miestom, kde sa rozhoduje o úspechu alebo neúspechu progresívneho lisovania kovov, často mesiace predtým, ako matrica vôbec uvidí lis. Vyberte si zliatinu, ktorá je príliš tvrdá, a na formovacích staniciach popraskáte diely. Vyberte si takú, ktorá je príliš mäkká, a budete bojovať s otrepami, deformáciami a rozmerovou nestabilitou v sérii miliónov-kusov.

Cieľ je priamočiary: prispôsobiť zliatinovú-kombináciu temperovania požiadavkám na použitie koncového dielu-a požiadavkám na tvarovanie progresívnych lisovníc. Nižšie uvedené tabuľky vám poskytujú štruktúrovaný spôsob, ako to dosiahnuť.

Porovnanie hliníkových zliatin pre progresívne lisovanie

Štyri rodiny zliatin pokrývajú veľkú väčšinu aplikácií na progresívne lisovanie kovov. Každý z nich prináša inú rovnováhu medzi tvárnosťou, pevnosťou a odolnosťou proti korózii. Tu je návod, ako sa porovnávajú pri hodnotení konkrétne pre progresívne razenie na viacerých staniciach:

Objaví sa niekoľko vzorov. Zliatiny radu 1xxx a 3xxx sú ťahúňmi progresívnych lisovacích materiálov, pretože ponúkajú najširšie možnosti tvárnenia. Môžete ich pretlačiť cez zložité sekvencie s viacerými stanicami, vrátane plytkých ťahov, dýz{5}}a{6}}tvarov a ostrých ohybov s minimálnym rizikom prasknutia.

5052 zaberá strednú cestu. Poskytuje výrazne vyššiu pevnosť a vynikajúcu odolnosť proti korózii (hodnotené A pre všeobecnú odolnosť a odolnosť proti{2}}koróznemu praskaniuÚdaje o výbere zliatiny United Aluminium). Kompromisom sú prísnejšie limity tvarovania, najmä pri tvrdších povahách.

6061 je odľahlá hodnota. Je tepelne-spracovateľný a pevný, ale vhodnosť jeho postupného razenia závisí takmer výlučne od stavu temperovania. V O (žíhanom) stave sa tvorí pomerne dobre. V T6 je to príliš ťažké na čokoľvek mimo jemných zákrut aje pravdepodobné, že dôjde k mikro alebo makro praskaniupočas tvárniacich operácií. Ak geometria vášho dielu vyžaduje agresívne tvarovanie a vaša aplikácia vyžaduje vlastnosti 6061-T6, typickým prístupom je lisovanie O a následné tepelné spracovanie.

Ako označenie tempera ovplyvňuje tvárnosť

Tu zakopne mnoho inžinierov. Môžete si vybrať dokonale vhodnú zliatinu a napriek tomu zničiť diely v lise, ak je temperovanie nesprávne. Temper definuje tvrdosť, ťažnosť a deformačnú kapacitu materiálu a pri progresívnom lisovaní kovov tieto vlastnosti určujú, či každá stanica vyrobí dobrý diel alebo prasknutý diel.

Na progresívne lisovacie materiály sa vzťahujú dve hlavné skupiny temperovania:

• H temperamenty(namáhaním-spevnené) - Používa sa s -tepelne{3}}spracovateľnými zliatinami, ako sú 1100, 3003 a 5052. Materiál je spracovaný za studena- na zvýšenie pevnosti, po ktorom niekedy nasleduje čiastočné žíhanie na stabilizáciu.
• T tempery(tepelne-spracované) - Používa sa s tepelne-spracovateľnými zliatinami, ako je 6061. Materiál prechádza rozpúšťacím tepelným spracovaním a starnutím, aby sa dosiahli cieľové vlastnosti.

Vyššie uvedené hodnoty polomerov ohybu sú odvodené z odporúčaných minimálnych polomerov ohybu pre 90-stupňové tvárnenie za studena pri hrúbke 1/8 palca. Predstavujú najtesnejšie ohyby, ktoré môžete urobiť bez zlomenia pri štandardnom náradí. V progresívnych nástrojoch pracujúcich pri výrobnej rýchlosti budete chcieť pridať rezervu nad tieto minimá, pretože dynamické podmienky, napätie v páse a kumulatívne napätie na viacerých staniciach znižujú efektívnu tvárnosť v porovnaní s jedným statickým ohybom ohraňovacieho lisu.

Všimnite si skok medzi H14 a T6. Plech 5052-H14 sa ohýba čisto pri polomere približne 1 t, zatiaľ čo plech 6061-T6 pri rovnakej hrúbke potrebuje 2,5 t, inak materiál praskne. Tento rozdiel sa premieta priamo do geometrie lisovacej stanice, výpočtov prehybu a počtu požadovaných tvarovacích staníc.

Prispôsobenie zliatiny a temperovania potrebám aplikácie

Znie to komplexne? Nemusí byť. Začnite dvoma otázkami:

• Čo potrebuje súčiastka, aby prežila v prevádzke?(Sila, korózia, vodivosť, vzhľad)
• Aké operácie tvárnenia vykoná progresívna matrica?(Počet ohybov, minimálne polomery, hĺbka ťahu, razenie)

Keď sú tieto dve odpovede v konflikte, ako sa to často stáva, vaše možnosti sú:

• Vyberte mäkšiu teplotu na razenie a po -spracovaní do finálnych vlastností (pečiatka 6061{2}}O, potom tepelná úprava na T6).
• Vyberte si inú zliatinu, ktorá vyhovuje potrebám tvárnenia aj servisu (5052-H32 často nahrádza 6061-T6 v častiach vyžadujúcich miernu pevnosť s tvárnosťou).
• Zmeňte dizajn polomerov ohybu a prvkov tak, aby zostali v medziach tvarovania vašej cieľovej zliatiny-tempera.

V prípade veľkoobjemového progresívneho razenia sú najbežnejšie páry, s ktorými sa stretnete, 1100-H14 pre elektrické a tepelné časti, 3003-H14 pre univerzálne kryty a konzoly a 5052-H32 pre čokoľvek, čo si vyžaduje štrukturálnu pevnosť alebo odolnosť proti korózii. Tieto tri kombinácie pokrývajú približne 80 % aplikácií hliníkových progresívnych foriem, pretože ponúkajú najlepšiu rovnováhu medzi tým, čo môže forma vytvoriť, a tým, čo musí dodať hotový diel.

Zliatina a temperament určujú hranice toho, čo je možné. Ďalšou výzvou je navrhnúť geometriu dielu, ktorá zostane v rámci týchto hraníc a zároveň spĺňa funkčné požiadavky, čo je miesto, kde do hry vstupujú pravidlá DFM špecifické pre hliník-.

Návrh na výrobu Smernice špecifické pre hliník

Údaje o zliatinách a temperovaní vám povedia, čo materiál zvládne. Previesť to na geometriu dielu, ktorá skutočne prežije progresívnu matricu s viacerými stanicami pri plnej produkčnej rýchlosti, je úplne iná disciplína. Pravidlá DFM uvedené nižšie sú kalibrované pre hliník, nie sú požičané z oceľových príručiek s aplikovaným voľným korekčným faktorom. Dodržiavajte ich pri navrhovaní dielov a vyhnete sa najbežnejším zdrojom šrotu, prepracovania a poškodenia matrice v dizajne progresívnej raznice.

Pravidlá minimálneho polomeru ohybu a hrúbky steny

Ohyby sú miesta, kde hliníkové diely najčastejšie zlyhávajú. Zatlačte polomer príliš tesne pre zliatinovú-kombináciu temperovania a pozdĺž vonkajšieho vlákna ohybu sa vytvoria mikro-trhliny. V progresívnej matrici, ktorá beží stovky úderov za minútu, sa tento poruchový režim neprejaví na jednej časti; objaví sa na tisíckach, kým to niekto nezachytí.

Tu sú praktické minimá pre zliatiny, ktoré najčastejšie prechádzajú progresívnymi matricami:

• 1100-O a 3003-O:Minimálny vnútorný polomer ohybu 0t až 0,5t. Tieto plne žíhané zliatiny tolerujú extrémne tesné ohyby, dokonca aj pri progresívnom obrábaní pri vysokej rýchlosti.
• 1100-H14 a 3003-H14:Minimálny vnútorný polomer ohybu 1t. Polotvrdý stav stále umožňuje ostré ohyby, ale materiál stráca časť svojej rezervy napätia pre nasledujúce stanice.
• 5052-H32:Minimálny vnútorný polomer ohybu 1t až 1,5t. Táto zliatina sa dobre ohýba cez zrno, ale je výrazne menej zhovievavá paralelne so smerom valcovania. Ak je to možné, dizajn sa ohýba kolmo na vlákno.
• 6061-T4:Minimálny vnútorný polomer ohybu 1,5t. Prijateľné pre mierne progresívne tvárnenie, keď ohyby nie sú silné.
• 6061-T6:Minimálny vnútorný polomer ohybu2t až 5tv závislosti od hrúbky a orientácie zŕn. Vo všeobecnosti sa vyhýbajte formovaniu-intenzívnych progresívnych vzorov lisovníc, pokiaľ nie sú následne lisované v temperovaní O a tepelnom-spracovaní.

Pokiaľ ide o hrúbku steny, dizajn progresívnej raznice funguje najefektívnejšie v rozsahu 0,010 až 0,063 palca pre hliník. Pod 0,010 palca pás stráca tuhosť a medzi stanicami sa láme. Nad 0,080 palca sa požiadavky na tonáž zvyšujú a vy začínate potrebovať širší rozstup staníc, čo predlžuje matricu a zvyšuje náklady na nástroje. Praktický sladký bod pre väčšinu hliníkových progresívnych dielov matrice je 0,020 palcov až 0,050 palcov, čím sa vyrovnáva tvarovateľnosť a štrukturálna tuhosť hotového komponentu.

Klírens matrice a kompenzácia odpruženia

Vôľa matrice, medzera medzi strižníkom a reznými hranami, riadi výšku ostrapu, kvalitu ostria a životnosť nástroja. Na lisovanie ocele sa zvyčajne používa 5 až 10 % hrúbky materiálu na jednu stranu. Hliník vyžaduje na výrobu čistých hrán užšie vôle, pretože materiál je mäkší a pri príliš veľkej medzere sa skôr trhá ako strihá.

Odporúčaná dierovacia-vôľa{1}}pre hliník v progresívnych matriciach:

• Mäkké zliatiny (1100, 3003):5-7% hrúbky materiálu na stranu.
• Stredne zliatiny (5052): 6-10% hrúbky materiáluna stranu.
• Tvrdé zliatiny (6061-T6):8-12% hrúbky materiálu na stranu. Vyššia pevnosť vyžaduje o niečo väčšiu vôľu, aby sa zabránilo nadmernému opotrebovaniu razníka.

Odpruženie je druhá polovica rovnice a práve tu sa hliník výrazne líši od ocele. Keď sa oceľová časť ohne o 90 stupňov, môže sa vrátiť späť o 1-2 stupne. Rovnaká geometria v hliníku pruží späť o 2-3 stupne pre mäkké zliatiny ako 5052-H32 a 5-7 stupňov alebo viac pre 6061-T6. V progresívnom dizajne matrice nemôžete každú časť nastaviť manuálne. Kompenzácia musí byť zabudovaná priamo do geometrie stanice.

Presné lisovacie a lisovacie operácie pre hliník zvyčajne riešia odpruženie nadmerným ohýbaním. Formovací razník posúva materiál za cieľový uhol, takže sa uvoľní späť do správnej polohy. Pre 90-stupňový ohyb v 5052-H32 sa lisovacia stanica sformuje na približne 87-88 stupňov. Pre 6061-T6 možno budete potrebovať 83-85 stupňov, aby ste pristáli na 90 po elastickom zotavení. Tieto hodnoty by mali byť vždy potvrdené testovacími zásahmi počas skúšania lisovnice, pretože variácie teploty medzi jednotlivými dávkami môžu posunúť pruženie o 1-2 stupne.

Rozmiestnenie prvkov a obmedzenia geometrie

Umiestnenie prvkov vo vzťahu k ohybom, hranám a iným prvkom určuje, či vaša časť vyjde z matrice čistá alebo zdeformovaná. Tieto pravidlá odrážajú, ako hliník tečie a deformuje sa inak ako oceľ počas progresívneho lisovania:

• Vzdialenosť od otvoru{{0} do-ohybu:Nechajte si aspoň prepichnuté otvory2x hrúbka materiáluod najbližšej ohybovej dotyčnice. Užšie umiestnenie spôsobuje, že sa otvory počas tvarovania deformujú na ovály, pretože mäkkosť hliníka umožňuje okolitému materiálu prúdiť do otvoru.
• Vzdialenosť-k{1}}okraju:Udržujte aspoň 1,5-násobok hrúbky materiálu medzi ktorýmkoľvek okrajom otvoru a okrajom plechu. Tým sa zabráni trhaniu okraja počas prepichovania a zachováva sa štrukturálna integrita okolo prvku.
• Minimálny priemer otvoru:Nie menšia ako 1x hrúbka materiálu pre okrúhle otvory. Šírka štrbín by mala byť aspoň 1x. Menšie prvky spôsobujú nadmerné vychýlenie razníka a zrýchlené opotrebovanie hliníka.
• Medzery medzi-k{1}}vlastnostiam:Medzi susednými otvormi alebo výrezmi dodržujte aspoň 2-násobnú hrúbku materiálu, aby ste zabránili vybočeniu pásu medzi prvkami počas prepichovania.
• Minimálna dĺžka príruby:Minimálne 3x hrúbka materiálu od vnútorného polomeru po okraj príruby. Kratšie príruby nezaberajú správne s tvarovacím nástrojom a vytvárajú nekonzistentné uhly ohybu.
• Výška reliéfu:Obmedzte maximálne na 3-násobok hrúbky materiálu pre štandardné progresívne tvárnenie. Hlbšie reliéfy vyžadujú ďalšie stanice a riskujú roztrhnutie pri tvrdších povahách.

Tieto pravidlá medzier sa navzájom ovplyvňujú. Predstavte si, že navrhujete držiak s tromi otvormi v blízkosti línie ohybu. Ak sú otvory od seba správne vzdialené, ale sú príliš blízko k ohybu, všetky tri sa počas tvarovania zdeformujú. Skontrolujte každý prvok oproti jeho susedom a najbližšej tvarovacej operácii.

Dosiahnuteľné tolerancie pri progresívnom lisovaní hliníka sa vo všeobecnosti pohybujú v rozsahu +/-0,05 mm až +/-0,10 mm pre rozmery bez zatemnenia a dierované prvky. Tvarované rozmery, ako sú uhly ohybu, výšky príruby a tvarované hĺbky, nesú širšie tolerančné pásma, zvyčajne +/-0,10 mm až +/-0,25 mm, pretože odchýlka odpruženia prináša ďalšiu neistotu. Presné lisovne a lisovne, ktoré používajú dobre udržiavané hliníkové nástroje so snímaním v matrici, dokážu konzistentne držať užší koniec týchto rozsahov pri sériách presahujúcich 500 000 dielov.

Opakovateľnosť pri dlhých jazdách je miesto, kde vlastnosti hliníka vytvárajú jedinečnú výzvu. Hliník sa hromadí na dierovacích plochách a povrchoch lisovníc odieraním, ktoré progresívne mení vôle a mení charakteristiky otrepov. Progresívny dizajn lisovnice pre hliník musí zahŕňať plánované intervaly údržby na čistenie zadretých povrchov a opätovné{2}}leštenie hrotov razníkov. Bez tejto disciplíny sa tolerancie posúvajú v priebehu jazdy, aj keď matrica na začiatku rezala perfektne.

S uzamknutou geometriou a pravidlami DFM zapečenými do vášho modelu CAD je ďalšou premennou, ktorá určuje mieru šrotu, to, ako efektívne rozloženie pásu využíva materiál, čo je obzvlášť dôležité, keď hliníková cievka stojí viac za libru ako mäkká oceľ.

Rozloženie pásov a optimalizácia vkladania pre hliníkové zvitky

Hliníková cievka zvyčajne stojí dva až trikrát viac za libru ako mäkká oceľ. Tento cenový rozdiel znamená, že každé percento využitia materiálu viac zasiahne vaše náklady na diel. Rozloženie pásu so 72 % využitím v oceli môže byť tolerovateľné. Rovnaké rozloženie s hliníkovým okrajom pri každom ťahu. Inteligentné usporiadanie pásov a vkladanie do seba sú miesta, kde sa progresívne lisovacie nástroje vyplácajú, alebo kde zlé plánovanie ticho odčerpáva zisk v priebehu miliónov cyklov.

Dizajn nosných pásov a pilotná stratégia

Nosný pás drží časť pripevnenú k cievke, keď sa pohybuje cez každú stanicu. V prípade hliníka musí konštrukcia nosiča vyvážiť dva protichodné ciele: udržať pás dostatočne stabilný, aby sa presne podával, a dostatočne úzky nosič, aby sa minimalizovalo plytvanie materiálom.

Šírka nosiča by mala byť aspoň dvojnásobkom hrúbky materiálu, aby odolala roztrhnutiu počas postupu, ale širšie nosiče na hliníkovom páse spaľujú drahý materiál, ktorý sa stáva šrotom. Stredové nosiče fungujú dobre, keď sa tvarovanie deje na oboch stranách profilu dielu. Vonkajšie nosiče vám umožňujú prístup k centrálnym tvarovacím prvkom, ale pridávajú materiál na oboch okrajoch. Jedno-stranné nosiče šetria materiál, ale môžu spôsobiť bočný posun tenkých hliníkových pásov, pretože materiál nemá tuhosť ocele, aby odolal asymetrickým formovacím silám.

Pilotné otvory slúžia ako registračný systém pásu. Vyrazené na začiatku sekvencie prijímajú pilotné kolíky na každej nasledujúcej stanici, aby sa uzamkli v polohe pred spustením akejkoľvek operácie. V hliníku je umiestnenie vodiaceho otvoru mimoriadne dôležité: mäkkosť materiálu znamená, že vodiace kolíky môžu predĺžiť otvory počas tisícok cyklov, ak je lícovanie príliš tesné. Bežným prístupom je umiestniť vyhradené vodiace otvory na samotnom nosnom páse namiesto použitia otvorov funkčných častí ako vodiacich prvkov. Tým sa zachovajú tolerancie otvorov na dokončenom diele a piloti získajú vyhradenú, vymeniteľnú zónu záberu.

Keď sú potrebné dve sady pilotov pre dlhé matrice alebo zložité sekvencie, dierovanie oboch sád súčasne v jednej stanici eliminuje posun zarovnania medzi pilotnými pármi, čo je detail, na ktorom záleží viac v hliníku, pretože aj mierna nesprávna registrácia spôsobuje viditeľnú deformáciu mäkkého materiálu.

Techniky hniezdenia na maximalizáciu výťažku materiálu

Vnorenie sa týka toho, ako sú diely orientované a usporiadané v rámci šírky pásu, aby sa získalo maximum hotových dielov z minimálneho množstva surovín. S cenovou prémiou hliníka sa dokonca aj 5% zlepšenie využitia v rámci série 500 000 kusov premieta do významných úspor.

Princípy optimalizácie rozloženia kľúčovej pásky pre hliníkové progresívne razenie:

• Minimalizujte vzdialenosť postupu.Kratší rozstup znamená menej materiálu na diel. Rozstup však musí zostať dostatočne dlhý, aby vyhovoval prevádzke najväčšej stanice bez rušenia medzi susednými prvkami. V prípade hliníka udržujte rozstup tak úzky, ako to geometria tvarovania umožňuje, a zameriavajte sa na menej ako 10 % mŕtveho priestoru medzi profilmi dielu pozdĺž smeru posuvu.
• Orientujte diely, aby ste maximalizovali využitie šírky pásu.Časti otáčajte alebo zrkadlite tak, aby kostra odpadu medzi profilmi bola čo najtenšia. V prípade symetrických častí, kde to šírka pásu umožňuje, zvážte dve-vnorené alebo rozložené vnorenia.
• Kritické ohyby zarovnajte kolmo na smer zrna.Tvarovateľnosť hliníka je smerová. Smer valcovania vytvára orientáciu zŕn, ktorá ovplyvňuje ťažnosť ohybu. Orientácia dielu tak, aby veľké ohyby prechádzali cez zrno, znižuje riziko praskania, aj keď mierne znižuje využitie. Zlepšenie spoľahlivosti zvyčajne preváži 2-3% stratu materiálu.
• Tam, kde to geometria dovoľuje, používajte držiaky na tyče.Nosiče tyčí sa vytvárajú skôr prepichovaním ako orezávaním, čo znižuje odpad tým, že materiál drží pripevnený. Tento prístup funguje dobre v hliníku, pretože mäkkosť materiálu umožňuje čisté pichanie bez nadmerného holenia alebo otrepov.
• Navrhnite negatívne a pozitívne obtokové zárezyna kontrolu postupu stripovania a predchádzanie nesprávnemu{0}}podávaniu. V lisovacích nástrojoch z plechu umožňujú obtokové zárezy, aby sa pás správne posúval, aj keď dôjde k chybe podávania, čím sa zabráni zlyhaniu nástroja. V prípade hliníka by sa geometria zárezu mala vyhýbať ostrým vnútorným rohom, ktoré sústreďujú napätie a riskujú roztrhnutie nosiča pri podávaní vysokou-rýchlosťou.

Negatívne a pozitívne obtokové zárezy v lisovacích nástrojoch na tvárnenie plechu zohrávajú rozhodujúcu úlohu v spoľahlivosti podávania. Pozitívny zárez je materiál ponechaný na páse, ktorý sa dotýka dorazového bloku; negatívny zárez je odstránený, takže pásik môže voľne prechádzať. V hliníku zaoblite vnútorné rohy negatívnych zárezov s polomerom aspoň 0,5 t, aby ste zabránili iniciácii mikro-trhlín, ktoré by sa mohli šíriť pri cyklickom napätí posuvu.

Vzdialenosť postupu tiež priamo ovplyvňuje rýchlosť lisu. Kratší rozstup umožňuje rýchlejšie cyklovanie, pretože podávač pohybuje menej materiálu na zdvih, čím sa znižuje zaťaženie pri zrýchlení a spomalení. Pre hliníkové zvitky, kde je hmotnosť pásu na jednotku dĺžky nižšia ako pri oceli, umožňuje kratší rozstup v kombinácii s ľahkým materiálom progresívne nastavenia nástrojov a lisovníc, aby bežali na vyššom konci rozsahu otáčok bez obetovania presnosti posuvu. Progresívne komponenty matrice zodpovedné za prepravu pásu, vrátane zdvíhačov, vodiacich líšt a samotného podávača, všetky profitujú zo zníženého zotrvačného zaťaženia, keď je rozstup kompaktný.

Vzťah funguje obojstranne. Ak si geometria súčiastky vynucuje dlhú dráhu postupu, rýchlosť posuvu sa musí znížiť, aby mal servopodávač dostatok času na zrýchlenie a spomalenie pásu bez prekmitu. V hliníku prekmit nespôsobuje len nesprávnu registráciu; môže vybočiť pás medzi podávačom a vstupom matrice, pretože materiálu chýba pevnosť v stĺpci ocele pri rovnakej hrúbke.

Smer zrna si tu zaslúži ešte jednu zmienku. Ak súčiastku orientujete na maximálne využitie, ale kritické ohyby umiestnite rovnobežne so smerom valcovania, môžete získať 4 % úsporu materiálu a stratiť všetko v šrote z-praskania ohybu. Pred uzamknutím rozloženia vždy overte orientáciu podľa smerových údajov o tvárnosti zliatiny.

Rozhodnutia o usporiadaní pásov zaisťujú náklady na materiál a správanie pri podávaní počas životnosti nástroja. Ale dokonca aj dokonale vnorený, efektívne naklonený pás bude produkovať chybné diely, ak rozhranie medzi hliníkom a povrchom nástrojov nie je spravované, čo je miesto, kde preberá výber maziva a kontrola povrchovej úpravy.

Úvahy o mazaní a povrchovej úprave hliníka

Hliník nenosí len progresívne razidlá. Spája sa s nimi. Keď hliníkový plech kĺže pod tlakom proti nechránenej nástrojovej oceli, lokálne teplo z plastickej deformácie môže spôsobiť mikro-zvarenie hliníkových častíc priamo na povrch matrice. Toto je odieranie a je to jediný najničivejší spôsob zlyhania špecifický pre hliník v progresívnych lisovacích nástrojoch. Odierané nánosy, ktoré nie sú kontrolované, skórujú každú nasledujúcu súčiastku, zväčšujú medzery a vynucujú si neplánovanú údržbu matrice, ktorá zabíja dobu prevádzkyschopnosti výroby.

Oprava si vyžaduje dve koordinované stratégie: správne mazivo, aby sa zabránilo kontaktu kovu -na{1}}kov, a správny povrch nástroja, ktorý odoláva priľnavosti aj vtedy, keď sa mazivo riedi na vysokotlakových- staniciach.

Výber maziva na zabránenie zadretiu

Výber maziva pre hliník nie je tým istým rozhodnutím, aké by ste urobili pre oceľ. Odieranie ocele je spôsobené predovšetkým dynamickým trením. Lepenie hliníka je poháňané iným mechanizmom: lokalizované tavenie spôsobené teplom generovaným počas plastickej deformácie. Účinné hraničné mazivo musí zostať na mieste, keď sa matrica zatvára a tlak stúpa, nesmie sa vytláčať z kontaktnej zóny pod zaťažením.

Výskum vykonaný v Centre pokročilej výroby a materiálov na Oaklandskej univerzite testoval prahové hodnoty oderu pre hliník AA5754 v rôznych podmienkach mazív. Výsledky sú poučné. snebolo aplikované žiadne mazivo, zadretie začalo už pri 7 MPa priemerného kontaktného tlakubez ohľadu na materiál matrice. Naneste suchý filmový lubrikant ako Drycote 2-90 a prahová hodnota vyskočila na 28-40 MPa v závislosti od vložky matrice. Mlynský olej (61AUS pri 50 mg/ft2) ju zvýšil na 23-26 MPa. Zhrnutie: suché miesta kdekoľvek v progresívnej raznici sú pre hliník katastrofou a mazivá so suchým filmom prekonávajú konvenčné mlynské oleje, pokiaľ ide o odolnosť proti oderu.

Tu je porovnanie troch hlavných kategórií mazív pre progresívne lisovanie hliníka:

• Mazivá so suchým filmom (napr. Drycote 2-90):Nanáša sa na cievku pred razením. Zabezpečte najvyšší prah zadierania a najnižší koeficient trenia (umožňujúce hlbšie ťahy a užšie ohyby). Zostanú spojené s povrchom plechu pod vysokým kontaktným tlakom, a nie stláčaním. Ideálne na formovanie-intenzívnych progresívnych razníc. Nevýhoda: aplikácia musí byť jednotná; holé miesta sa okamžite stávajú miestami odierania.
• Ropné-mlynové oleje (napr. 61AUS):Aplikuje sa na zvitkovom mlyne alebo pomocou valcových aplikátorov pred lisom. Vhodné pre mierne-tlakové operácie, ako je prepichovanie a plytké ohýbanie. Poskytujú menšiu ochranu proti zadretiu ako suché filmy pri vysokom kontaktnom tlaku, pretože môžu byť posunuté z rozhrania matrice-. Vhodné pre jednoduchšie progresívne lisovacie operácie, kde tvarovacie sily zostávajú nízke.
• Syntetické lubrikanty (vo vode-rozpustné alebo emulzné{1}}na báze):Ponúka dobré chladenie a mazanie pre-vysokorýchlostné operácie. Jednoduchšie čistenie od dielov pred následnými procesmi, ako je eloxovanie alebo lakovanie. Vyparujú sa však rýchlejšie pod vplyvom trecieho tepla, čo znamená, že systémy opätovného nanášania sú často potrebné pre dlhé progresívne matrice s mnohými formovacími stanicami.

Na spôsobe aplikácie záleží rovnako ako na type maziva. Valčekové nanášacie zariadenia poskytujú konzistentnú hrúbku filmu po celej šírke pásu, ale môžu minúť okraje. Postrekovacie systémy ponúkajú plné pokrytie, ale môžu sa nadmerne-aplikovať, čo spôsobuje aquaplaning, ktorý ovplyvňuje zapojenie pilota. V prípade progresívnych razníc s hliníkom je najspoľahlivejším prístupom pred-nanášanie suchého filmu na úrovni zvitku doplneného o cielenú aplikáciu nástrekom na špecifických miestach s vysokým{5}}trením v matrici.

Kontrola povrchovej úpravy a kompatibilita post{0}}spracovania

Mazivo zabraňuje prilepeniu hliníka na matricu. Nástrojový materiál a povlaky určujú, čo sa stane, keď sa mazivo riedi v kontaktných bodoch s najvyšším-tlakom, čo sa nevyhnutne vyskytuje pri dlhších výrobných sériách.

Tradičným PVD keramickým povlakom ako TiN, TiCN a TiAlN chýba dostatočná odolnosť proti statickému treniu pre hliník. Testovanie v teréne ukazuje, že razidlá s povlakom TiN{1}} vykazujú viditeľné lepenie hliníka po 35 000 úderoch, zatiaľ čo razníky s povlakom CrN + DLC (diamantový-ako uhlík) používajúce rovnakú matricu neukázali žiadne. Táto kombinácia CrN + DLC vyrobila viac ako 800 000 dielov v aplikáciách na orezávanie hliníka bez potreby čistenia priľnutého materiálu.

Pre progresívne karbidové lisovacie matrice poskytujú vložky z karbidu volfrámu extrémnu tvrdosť a odolnosť proti opotrebovaniu na rezných staniciach. Hladký, nereaktívny povrch karbidu -odoláva adhézii hliníka lepšie ako nepovlakovaná nástrojová oceľ, vďaka čomu je preferovaným materiálom doštičky pre dierovacie razníky a rezacie stanice, ktoré dosahujú najvyššie kontaktné tlaky hliníka. Spárovaním karbidových doštičiek na rezných staniciach s tvarovacími doštičkami s povlakom CrN + DLC získate lisovnicu skonštruovanú špeciálne pre dvojité spôsoby zlyhania hliníka: obrusovanie na rezných hranách a priľnavosť na tvárniacich povrchoch.

Povrchová úprava matrice tiež ovplyvňuje vzhľad hotového dielu, čo je dôležité, keď diely prechádzajú na následné povrchové úpravy. Hliníkové diely určené na eloxovanie nesmú obsahovať stopy po matrici, škrabance a zvyšky maziva. Eloxovanie zosilňuje každú povrchovú nedokonalosť, pretože vrstva oxidu je priehľadná a vytvrdzuje akúkoľvek textúru, ktorá sa nachádza pod ňou. Ak vaša progresívna raznica zanecháva čo i len nepatrné ryhy z raného-zadretia, tieto stopy sa po eloxovaní stanú trvalými.

Praktické dôsledky pre rozhodnutia o nástrojoch:

• Všetky tvarovacie povrchy vyleštite na 8 mikropalcov Ra alebo lepšiukedy budú diely eloxované alebo lakované. Drsnejšie povrchy zachytávajú hliníkové častice a skôr iniciujú zadretie.
• Špecifikujte povlaky CrN + DLC na formovacích staniciach a orezávacích doštičkáchpre diely vyžadujúce kozmetickú kvalitu povrchu. Nízky koeficient trenia povlaku (približne 0,1) zabraňuje poškriabaniu.
• Vyberte mazivá kompatibilné s následnou konečnou úpravou.Ropné-oleje vyžadujú pred eloxovaním čistenie rozpúšťadlom, pričom sa pridáva procesný krok. Suché filmy a vo vode -rozpustné syntetické látky sa čistia ľahšie, čím sa znižujú náklady na predbežnú{3}}úpravu a eliminuje sa potenciálny zdroj povrchových defektov v hotovom nátere.
• Naplánujte si intervaly kontroly zadieraniana základe objemu dielu. Dokonca aj nástroje s povrchovou úpravou nakoniec vykazujú mikro-depozity. Ich včasné zachytenie, skôr ako získajú body, zachová kvalitu povrchu aj rozmerovú presnosť.

Každá povrchová chyba vzniknutá pri razení sa prenáša do konečného produktu. Vhodne-vybrané mazivo v spojení so správnym náterom matrice a špecifikáciou povrchovej úpravy v prvom rade zabraňuje vzniku týchto defektov. Ale keď sa objavia, vedieť, ako identifikovať ich hlavné príčiny a rýchlo ich opraviť, oddelí stabilný výrobný proces od procesu, pri ktorom dochádza k krvácaniu šrotu, čo nás privádza k celému spektru defektov lisovania hliníka a ich opráv.

Bežné chyby a odstraňovanie problémov pri lisovaní hliníka

Dokonca aj so správnym mazivom, správnym náterom a lešteným povrchom matrice sa stále objavujú chyby. Mäkkosť hliníka, tendencia k odieraniu a obmedzená ťažnosť po-hrnutí vytvárajú poruchy, ktoré v oceľových progresívnych lisovacích lisoch neexistujú. Včasné zachytenie týchto defektov, pochopenie ich základných príčin a aplikácia správnej opravy je to, čo oddeľuje proces s 0,5 % šrotu od jedného krvácania 5 % alebo viac v rámci veľkého-objemu.

V tabuľke nižšie sú zhrnuté najčastejšie chyby, s ktorými sa môžete stretnúť, ich pôvod a ako každý z nich systematicky riešiť.

Praskanie, zvrásnenie a trhanie v hliníku

Tieto tri defekty majú spoločnú niť: materiál vyčerpal ťažnosť pred dokončením tvarovacej operácie. Špecifická mechanika sa však líši a rovnako aj opravy.

K praskaniu dochádza pri ohyboch, keď vonkajšie vlákno prekročí limit predĺženia zliatiny. Najčastejšie si to všimnete na dieloch 5052-H32 a 6061-T4, kde boli polomery ohybu navrhnuté podľa oceľových noriem. Hliník jednoducho neznesie rovnaký pomer polomeru-k{10}}hrúbke bez prasknutia. Opravná cesta je priama: otvorte polomer, preorientujte súčiastku vzhľadom na zrno alebo rozdeľte ohyb na predbežný ohyb a konečný ohyb v nasledujúcich staniciach.

Vráskavosť sa objavuje pri kresliacich operáciách a prvkoch{0}}tvaru, kde sa materiál stláča, a nie naťahuje. Predstavte si, že tlačíte list papiera do tvaru pohára; prebytočný materiál pozdĺž stien sa vylomí. Pri progresívnom lisovaní sa to prejavuje ako zvlnené bočné steny alebo zvrásnené príruby. Pridanie naťahovacích guľôčok alebo zvýšenie prítlačného-tlaku spôsobí, že sa materiál skôr natiahne než stlačí, čím sa odstráni vráska.

Trhanie je opakom vrások. Vyskytuje sa tam, kde sa materiál naťahuje za hranicu tvarovania, typicky na vstupných polomeroch lisovnice alebo cez dierovacie nosy počas operácií ťahania. Keď sa hliník roztrhne, zlom je náhly, pretože materiál neponúka takmer žiadnu post-deformáciu hrdla. Na rozdiel od ocele, ktorá sa stenčuje postupne a varuje, hliník prechádza z prijateľného na trhaný v úzkom rozsahu napätia. Opravou je prerozdelenie napätia: použite väčší vstupný polomer, pridajte strednú tvarovaciu stanicu alebo zvýšte mazanie, aby ste znížili napätie- spôsobené trením v kritickej zóne.

Tvorba otrepov a prevencia odierania

Otrepy a odieranie predstavujú dve strany problému interakcie hliníkových nástrojov. Otrepy sa tvoria na rezných hranách, keď je medzera vypnutá alebo sú razníky tupé. Odieranie sa vytvára na klzných povrchoch, keď sa hliník spája s matricou.

Pre kontrolu otrepov pri vysokorýchlostnom razení je nevyhnutné prísne riadenie vôle. Mäkkosť hliníka znamená, že aj nepatrné zmeny vôle spôsobujú výrazné kolísanie výšky otrepu. Razník opotrebovaný o 0,001 palca, ktorý by mohol byť prijateľný v oceli, vytvára viditeľné otrepy pri prevrátení v hliníku. Intervaly kontroly ostrosti razenia by mali byť zhruba polovičné, ako by ste naplánovali pre ekvivalentné komponenty na lisovanie ocele.

Prevencia proti zadretiu pozostáva z troch vrstiev ochrany: pokrytie mazivom (žiadne suché miesta, nikdy), povrchové nátery na formovacích a ťahacích vložkách (CrN + DLC výrazne prevyšuje TiN v porovnaní s hliníkom) a riadenie kontaktného tlaku (zostaňte pod prahom zadretia pre vašu kombináciu materiálov mazív-materiálu). Výskum Oaklandskej univerzity preukázal, že tvrdo-chrómované liatinové vložky D6510 odolávali zadretiu až do 37,9 MPa pri mazaní v porovnaní s 31,6 MPa pre oceľ S0050A na odliatok. Výber materiálu matrice je súčasťou stratégie prevencie, nie dodatočným nápadom.

Kedy nepoužívať progresívne matrice na hliníkové diely

Progresívne lisovanie je výkonné, ale nie je univerzálne. Poctivé inžinierstvo znamená rozpoznať, kedy sa proces nezhoduje s dielom, skôr ako investujete do nástrojov, ktoré namiesto lisovania komponentov produkujú odpad.

Zvážte alternatívy, keď vaša hliníková časť zahŕňa:

• Hlboké ťahy presahujúce 2-3x priemer polotovaru:Progresívne matrice zvládnu plytké ťahy, ale hlboké tvary pohára alebo škrupiny vyžadujú riadený tok materiálu, ktorý lepšie zvláda nastavenie razenia prenosovej matrice. Prenosové matrice posúvajú jednotlivé polotovary cez nezávislé stanice s úplným ovládaním držiaka polotovaru v každej fáze ťahania, čo z nich robí správnu voľbu pre kryty batérií, hlboké kryty a valcové tvary.
• Extrémne tesné polomery pri tvrdom popúšťaní:Ak váš návrh vyžaduje polomery ohybu menšie ako 1t v 5052-H32 alebo akékoľvek ohyby v 6061-T6, progresívne tvarovanie spôsobí konzistentné praskanie. Buď zmeňte temperovanie, prerobte geometriu alebo použite prenosovú matricu, kde môžete použiť tvarovanie za tepla na konkrétnych staniciach.
• Veľká veľkosť dielu vzhľadom na lisovacie lôžko:Progresívne matrice potrebujú šírku pásu plus nosný materiál plus vôľu od okraja pásu. Keď súčiastky presahujú 12-18 palcov v jednom rozmere, šírka zvitku a požadovaná tonáž lisu robia lisovanie transferovou matricou hospodárnejším.
• Veľmi nízke objemy výroby (menej ako 10 000 – 25 000 dielov):Náklady na progresívne lisovacie nástroje sú vysoké, zvyčajne 30 000 až 150 USD,000+ v závislosti od zložitosti. Pri nízkych objemoch nemôžete túto investíciu amortizovať. Kombinovaná matrica vykonávajúca vysekávanie a dierovanie v jednom zdvihu, po ktorom nasleduje sekundárne ohýbanie v brzdovej matrici, často prináša nižšie celkové náklady na krátke série.
• Časti vyžadujúce-procesné operácie medzi stanicami:Ak váš diel potrebuje bodové zváranie, vloženie matice alebo iné operácie, ktoré nie sú -razením v strede- sekvencie, prenosové matrice poskytujú nezávislosť stanice a čas zotrvania, ktorý progresívne podávanie pásu nedokáže.

Rámec rozhodovania je jednoduchý. Progresívne matrice zvíťazia, keď potrebujete veľký objem, tesné tolerancie, komplexnosť viacerých{1}}funkcií v tenkom až stredne hrubom hliníku a rýchle časy cyklov. Prenosové lisovanie vyhráva pre veľké diely, hlboké ťahy a procesy vyžadujúce nezávislé riadenie stanice. Zložené matrice vyhrávajú pre jednoduchú plochú geometriu pri miernych objemoch, kde je obmedzený rozpočet na nástroje.

Výber nesprávneho procesu nie je len plytvanie investíciou do nástrojov. Uzamkne vás do chybného vzoru, ktorý žiadne riešenie problémov nedokáže úplne vyriešiť, pretože základný proces-nezhoda častí pretrváva. Urobte správny výber procesu a miera chybovosti zostane nízka už od prvej výrobnej série, čo pripraví pôdu na pochopenie toho, ako sa navzájom ovplyvňujú náklady na nástroje, materiálová ekonomika a prahové hodnoty objemu, aby sa určili vaše skutočné-náklady na diel.

Štruktúra nákladov a ekonomika progresívneho lisovania hliníka

Výber správneho procesu odstraňuje nedostatky. Rozhodnutie však nesie aj finančný rozmer, ktorý musia obstarávacie tímy a produkční inžinieri kvantifikovať pred poskytnutím kapitálu. Progresívne lisovanie hliníka zahŕňa odlišnú štruktúru nákladov, kde náklady na materiál, investície do nástrojov a objem výroby vzájomne pôsobia inak ako v prípade ocele. Pochopenie týchto ekonómií určuje, či vaše-náklady na diel klesnú na centy alebo či amortizácia nástrojov nikdy nie je úplne vyrovnaná.

Investície do nástrojov a amortizácia

Progresívne matrice pre hliník sa zvyčajne pohybujú v rozmedzí 10 000 až 200 000 USD, pričom časti s najľahšou-zložitosťou sa pohybujú medzi 15 000 a 50 000 USD. Špecifické hliníkové-nástroje často stoja o 10 – 20 % viac ako ekvivalentné oceľové matrice, a to z dôvodu povlakov, karbidových vložiek a leštených tvarovacích povrchov, ktoré sú potrebné na boj proti odieraniu a zachovanie povrchovej úpravy dielov.

Táto počiatočná investícia sa amortizuje v rámci vášho celkového objemu výroby. Zápustka v hodnote 40 000 USD, ktorá produkuje 500 000 dielov, zvyšuje náklady na nástroje o 0,08 USD za kus. Rovnaká kocka pri 50 000 dieloch pridáva 0,80 USD. Táto matematika je jednoduchá, ale mnohé tímy podceňujú náklady na vývoj. Skúšanie lisovnice, odpruženie a validácia procesu pre hliník môžu zvýšiť cenu o 30-50 % nad uvedenú cenu lisovnice, kým sa začne stabilná výroba. Rozpočet na 4-7 iteračných kôl na progresívnych hliníkových nástrojoch strednej zložitosti, pričom každé kolo si vyžaduje čas lisovania, technické hodiny a materiál vzorky.

Ekonomika materiálových nákladov a šrotu

Hliníkové zvitky bežia dvakrát až trikrát oproti nákladom na-libru mäkkej ocele. Tento multiplikátor robí z využitia materiálu najsilnejšiu páku vo vašej nákladovej rovnici. Usporiadanie pásu so 78 % využitím oproti 72 % ušetrí približne 8 % materiálu na diel. Pri cenách hliníka môže toto 6{8}}bodové zlepšenie v rámci série miliónov kusov kompenzovať značnú časť investícií do nástrojov.

Ekonomika šrotu ponúka čiastočnú kompenzáciu. Hliníkový šrot si zachováva približne 40 – 60 % hodnoty pôvodného materiálu v porovnaní s 15 – 25 % v prípade oceľového šrotu. Táto vyššia miera zhodnocovania znamená, že vaše efektívne náklady na materiálový odpad sú nižšie na libru, ako naznačujú čísla o využití surového materiálu. Napriek tomu zostáva cieľom maximalizovať využitie vďaka tesnému uloženiu a minimálnej šírke nosného pásu, pretože ani hodnota získaného odpadu nezodpovedá marži, ktorú zarobíte na hotových dieloch.

Pri dlhodobých programoch lisovania kovov, ktoré presahujú 500 000 ročných jednotiek, sa dokonca aj malé-úspory materiálu na diel výrazne zvyšujú. Zlepšenie materiálových nákladov na súčiastku o 0,03 USD prináša pri tomto objeme 15 000 USD ročne, čo je dosť na prepracovanie{7}}rozloženia pásov alebo investíciu do širšej matrice s lepším začlenením.

Objemové limity pre progresívne ospravedlňovanie

Krížový bod, v ktorom progresívne nástroje prinášajú pozitívnu návratnosť investícií, závisí od zložitosti dielu, ale všeobecné prahové hodnoty platia konzistentne vo všetkých hliníkových aplikáciách:

Pri 50 000 ročných jednotkách sa progresívne matrice stávajú výrazne výhodnými pre väčšinu hliníkových dielov. Pod touto hranicou amortizácia nástrojov preváži-úspory na časť. Okrem toho sa ekonomika stáva presvedčivou. Zvážte držiak, ktorý stojí 4,50 USD za jednotku rezaním laserom so sekundárnym ohýbaním. Rovnaký diel prostredníctvom dlhodobého progresívneho razenia stojí 0,45 USD, keď bude nástroj existovať. Pri 100 000 ročných jednotkách sa úspora 4,05 USD na diel vráti 405 000 USD ročne a vráti aj drahú matricu do týždňov od spustenia výroby.

Veľkoobjemové razenie je miesto, kde progresívne matrice demonštrujú svoju plnú ekonomickú výhodu. Pevná opakovateľnosť naprieč miliónmi zdvihov znamená konzistentnú kvalitu bez záťaže-kontroly jednotlivých dielov. Efektívne formovanie viacerých staníc eliminuje sekundárne operácie, ktoré zvyšujú náklady na manipuláciu a riziko defektov. A ľahký pás hliníka umožňuje vyššiu rýchlosť lisovania ako ekvivalentné oceľové diely, čím sa zvyšujú náklady na cyklus lisovania pri veľkých lisovacích programoch.

Pre výrobných inžinierov, ktorí hodnotia investície do nástrojov na hliníkových programoch, dodávateľ, ktorého si vyberiete na výrobu lisovníc, priamo ovplyvňuje počiatočné náklady a dlhodobú{0}}ekonomickú ekonomiku výroby.Progresívne lisovacie formy YICHENzamerať sa presne na tento scenár: veľkoobjemová{0}}výroba hliníka, kde požiadavky na nástroje definujú formovanie na viacerých staniciach, úzka opakovateľnosť a škálovateľná hromadná výroba. Pri posudzovaní dodávateľov lisovníc zohľadňujte nielen uvedenú cenu lisovníc, ale aj riziko vývoja, rýchlosť iterácie a či má výrobca overené skúsenosti so špecifickými požiadavkami na hliníkové nástroje.

Náklady na nástroje a materiálová ekonomika určujú finančný rámec. Premena týchto čísel na spoľahlivé rozhodnutie o zdroji si však vyžaduje vedieť, ako hodnotiť dodávateľov lisovacích nástrojov podľa kritérií špecifických pre hliník-, v ktorých sa stratégia obstarávania stáva rovnako dôležitá ako technické špecifikácie.

Získavanie progresívnych lisovacích nástrojov na výrobu hliníka

Matrica, ktorá funguje bezchybne v oceli, môže produkovať šrot z hliníka. Táto realita robí výber dodávateľa viac než len nákupom. Je to technické rozhodnutie, ktoré určuje, či vaša investícia do nástrojov vráti zisk alebo vám prinesie mesiace riešenia problémov. Pri hodnotení výrobcov progresívnych foriem pre hliníkové programy sa kritériá posúvajú smerom k-špecifickým skúsenostiam s materiálom, prísnosti overovania a dlhodobej-podpornej infraštruktúre.

Kľúčové hodnotiace kritériá pre dodávateľov lisovacích nástrojov

Nie každý dodávateľ lisovacích nástrojov vyriešil problémy špecifické pre hliník-popísané v tomto článku: predchádzanie zadretiu, kompenzácia spätného pruženia,-vhodné vôle zliatiny a ochrana povrchovej úpravy počas miliónov cyklov. Váš hodnotiaci proces by mal uprednostniť tieto schopnosti v poradí:

1. Preukázaná skúsenosť s hliníkovými nástrojmi. Skupina progresívnych raziacich matríc YICHENsa zameriava na pomoc výrobným inžinierom a tímom obstarávania pri zdroji matríc pre-veľkoobjemové kovové diely vyžadujúce efektívne viac{1}}staničné tvarovanie, úzku opakovateľnosť a škálovateľnú hromadnú výrobu. Pri zostavovaní užšieho zoznamu dodávateľov progresívnych výliskov začnite od staviteľov, ktorí môžu ukázať overené hliníkové programy, nielen oceľové nástroje s vylepšeným povlakom.
2. Vlastná{0}možnosť simulácie tvarovania.Dodávatelia, ktorí prevádzkujú analýzu rozloženia pásu a tvarovania založenú na FEM-, riešia problémy s pružením, stenčovaním zón a koncentráciou deformácií pred rezaním ocele. To znižuje počet opakovaných testov zo 6-7 kôl na 2-3, čo šetrí týždne a desiatky tisíc nákladov na vývoj.
3. Špecifikácie nástrojov proti zadieraniu ako štandardný postup.Opýtajte sa, aké nátery a materiály vložiek používa konštruktér na formovacích staniciach na hliník. Povlaky CrN + DLC a karbidové doštičky by mali byť súčasťou ich štandardného hliníkového prístupu, nie dodatočným nápadom.
4. Vyskúšajte kvalitu tlače a dokumentáciu.Progresívny výrobca lisovníc, ktorý overuje hliníkové nástroje na opotrebovanom lise so zlou opakovateľnosťou BDC, dodá lisovnicu, ktorá má nedostatočnú výkonnosť na vašom výrobnom zariadení. Opýtajte sa, akú značku a model lisu používajú na vyskúšanie, a vyžiadajte si presné špecifikácie.
5. Programy podpory údržby a prebrúsenia.Hliníkové nástroje vyžadujú častejšiu údržbu ako oceľové matrice v dôsledku odierania a opotrebovania razníka. Vyhodnoťte, či výrobcovia razníc na vašom zozname ponúkajú služby plánovaného prebrúsenia, zásoby náhradných razníkov a vzdialenú podporu pri riešení problémov.
6. Škálovateľnosť pre objemové rampy.Vaša počiatočná objednávka môže byť 200 000 dielov ročne, ale ak sa program rozrastie na 2 000 000, môže spoločnosť na progresívne lisovanie podporovať duplicitné nástroje, náhradné súpravy lisovníc alebo konfigurácie s viacerými -dutinami bez prerobenia{6}}od začiatku?

Overovanie nástrojov pre hliníkové{0}}špecifické výzvy

Kvalifikácia nekončí, keď dodávateľ dodá kocku. Validácia pre progresívne lisovanie hliníka vyžaduje potvrdenie, že nástroje zvládajú jedinečné správanie materiálu vo výrobných podmienkach, nielen v skúšobných podmienkach.

Pri preverovaní výrobcov kovových razníc si pred podpísaním akceptácie nástrojov vyžiadajte tieto overovacie dokumenty:

• Prvá{0}}kontrola tovaru pri produkčnej rýchlosti- nie pomalé-ukážky ťahov. Hliník sa správa inak pri 300 SPM ako pri 30 SPM v dôsledku vytvárania tepla a správania mazacieho filmu.
• Údaje Cpk v rámci série minimálne 2 000 kusovpre kritické rozmery. To potvrdzuje, že opakovateľnosť zodpovedá zmenám pruženia naprieč dĺžkou pásu a rozdielmi medzi materiálmi zvitkov-k{2}}zvitku.
• Správa o kontrole Galling po overovacom chode.Akákoľvek priľnavosť viditeľná na tvarovacích plochách po 2 000 dieloch signalizuje medzeru v povlaku alebo mazaní, ktorá sa bude počas výroby exponenciálne zhoršovať.
• Zdokumentované merania vôle matriceoverené CMM na dierovacích a rezacích staniciach, potvrdzujúce hodnoty spadajú do rozsahu 5-10 % na stranu, ktorý je vhodný pre vašu konkrétnu hliníkovú zliatinu.
• Správa o využití materiálu rozloženia pásuukazujúci skutočný verzus teoretický výťažok. Progresívne lisovacie služby, ktoré sledujú túto metriku, preukazujú uvedomenie si nákladov-, ktoré priamo prospieva vašej-ekonomike.

Výber medzi výrobcami lisovacích nástrojov je v konečnom dôsledku rozhodnutím o riadení rizika. Najnižšia-kótovaná cena matrice neznamená nič, ak sa skúška pretiahne cez 8 iterácií, zadretie si vynúti prestavbu matrice pri 50 000 úderoch alebo pruženie vyrobí-nešpecifikované-diely, ktoré sa dostanú k vášmu zákazníkovi. Uprednostňujte staviteľov s osvedčenými hliníkovými programami, overenými-stratégiami proti zadretiu a infraštruktúrou na podporu vášho náradia počas celého výrobného cyklu. Táto kombinácia premení vašu investíciu do progresívnych kociek z hazardu na predvídateľnú rovnicu nákladov-za-diel od prvého dňa.

Často kladené otázky o progresívnom lisovaní hliníka

1. Aké hliníkové zliatiny fungujú najlepšie na progresívne lisovanie?

Najbežnejšie používané zliatiny sú 1100-H14 pre elektrické a tepelné časti, 3003-H14 pre univerzálne-konzoly a kryty a 5052-H32 pre štrukturálne alebo korózne-aplikácie. Tieto zliatiny radu 1xxx a 3xxx ponúkajú najširšie okno tvarovateľnosti pre viacpolohové progresívne matrice. 6061 je všeobecne obmedzené na O alebo T4 na razenie, pretože ich stav T6 je príliš krehký na operácie náročné na tvárnenie. Tím progresívnych lisovacích foriem YICHEN vám môže pomôcť prispôsobiť kombinácie zliatiny a temperovania vašej špecifickej geometrii dielu a požiadavkám na objem výroby.

2. Prečo hliník vyžaduje pri progresívnom lisovaní iný dizajn matrice ako oceľ?

Hliník sa vyznačuje vyšším odpružením vďaka svojmu nižšiemu Youngovmu modulu, čo si vyžaduje kompenzáciu nadmerného ohybu o 2-}7 stupňov zabudovanú do každej tvarovacej stanice. Taktiež pôsobí proti nepovlakovanej nástrojovej oceli, náročným povlakom CrN + DLC alebo karbidovým doštičkám na kontaktných plochách. Okrem toho má hliník nižší Lankfordov koeficient (R-hodnota), ktorý koncentruje deformáciu cez hrúbku plechu a nie ju rozdeľuje po povrchu. Tieto faktory si vyžadujú užšiu vôľu dierovača a matrice (5 – 10 % na stranu), špecializované mazivá a viac tvarovacích staníc na bezpečné rozdeľovanie zložitých ohybov.

3. Aký objem výroby odôvodňuje investíciu do progresívnej matrice pre hliníkové diely?

Progresívne lisovacie nástroje pre hliník sa zvyčajne stávajú cenovo{0}}efektívnymi pri ročnom objeme nad 50 000 dielov. Pod touto hranicou amortizácia nástrojov prevyšuje-úspory dielov a zložené matrice alebo sekundárne ohýbanie môžu byť ekonomickejšie. Nad 50 000 jednotiek cena za-diel dramaticky klesá. Napríklad konzola v cene 4,50 USD prostredníctvom rezania laserom môže klesnúť na 0,45 USD prostredníctvom progresívneho razenia, akonáhle bude nástroj existovať. Pri 100 000 ročných jednotkách sa úspory môžu vrátiť aj pri zložitých nástrojoch v priebehu týždňov od začiatku výroby.

4. Ako predídete zadretiu pri lisovaní hliníka v progresívnych matriciach?

Prevencia odierania si vyžaduje tri koordinované vrstvy: pokrytie mazivom, ktoré zaisťuje, že na páse nie sú žiadne suché miesta, nátery proti zadretiu, ako je CrN + DLC na všetkých formovacích a ťahacích povrchoch, a riadenie kontaktného tlaku pod prahom zadretia. Výskum ukazuje, že mazivá so suchým filmom, ako je Drycote 2-90, zvyšujú prah zadierania na 28-40 MPa v porovnaní s iba 7 MPa bez maziva. Vopred aplikovaný suchý film na cievke doplnený cieleným nástrekom na staniciach s vysokým trením poskytuje najspoľahlivejšiu ochranu pri dlhých výrobných sériách.

5. Kedy by ste si mali zvoliť transferové lisovanie pred progresívnym lisovaním pre hliník?

Pretlačovacie lisovnice sú lepšou voľbou, keď hliníkové diely vyžadujú hlboké ťahanie presahujúce 2-3-násobok priemeru polotovaru, extrémne malé polomery ohybu pri tvrdom temperovaní, ktoré by praskali pri progresívnych nástrojoch, rozmery dielov väčšie ako 12-18 palcov alebo pri-procesných operáciách, ako je bodové zváranie medzi krokmi tvarovania. Prenosové matrice posúvajú jednotlivé polotovary cez nezávislé stanice s úplným ovládaním držiaka polotovarov v každej fáze, pričom manipulujú so zložitými 3D formami a hlbokými škrupinami, ktoré progresívne podávanie pásu nemôže pojať. Progresívne matrice zostávajú vynikajúce pre tenkorozchodné diely s viacerými funkciami pri objemoch nad 50 000 jednotiek.