قالب های طراحی عمیق: مهر زنی فلزی دقیق برای قطعات توخالی

جریان مواد کنترل شده: اصل اصلی

دستیابی به یک مؤلفه عمیق کشیده موفق به یک اصل بستگی دارد: جریان کنترل شده مواد. هنگامی که یک قسمت خالی صاف به شکل توخالی کشیده می شود، فلز باید بدون پارگی یا تا شدن به صورت پلاستیکی جریان یابد. معیارهای صنعت نشان می دهد که حفظ نیروی نگهدارنده خالی بین 1.5 و 2.5 برابر قدرت تسلیم مواد و تنظیم ترخیص مرگ از 1.1 تا 1.3 برابر ضخامت ورق از شایع ترین عیوب جلوگیری می کند. این مقاله به بررسی مکانیسم‌ها، فرآیندها و طراحی‌های ساختاری می‌پردازد طراحی عمیق می میرد .

چگونه قالب های طراحی عمیق به کاهش شکل بدون از دست دادن ضخامت می رسند

کشش عمیق اساساً با کاهش قطر و حفظ ضخامت دیوار نزدیک به ورق اصلی، یک قسمت خالی صاف را به یک قسمت توخالی تبدیل می کند. مواد در ناحیه فلنج تحت تنش کششی شعاعی و تنش فشاری محیطی قرار می‌گیرند که باعث جریان پلاستیک به داخل حفره قالب می‌شود. یک فرآیند خوب طراحی شده، تغییرات ضخامت را در داخل نگه می دارد ± 10% از گیج اولیه، تضمین یکپارچگی ساختاری.

پارامترهای فرآیند بحرانی: نیروی نگهدارنده خالی و پاکسازی قالب

دو پارامتر بر کیفیت طراحی عمیق غالب است: نیروی نگهدارنده خالی (BHF) و فاصله قالب. BHF چروک شدن فلنج را سرکوب می کند. نیروی ناکافی منجر به چین خوردگی می شود، در حالی که نیروی بیش از حد باعث افزایش تنش کششی و شکاف می شود. فاصله قالب فضایی را برای دیوار کشیده شده فراهم می کند - خیلی سفت باعث افزایش اصطکاک و پارگی می شود و شل بودن بیش از حد باعث کاهش دقت ابعاد می شود.

تنظیم این مقادیر بر اساس قابلیت کشش مواد و هندسه قطعه بسیار مهم است. به عنوان مثال، فولادهای با مقاومت بالا ممکن است نیاز داشته باشند تا 30٪ BHF بالاتر برای کنترل برگشت فنری در حالی که فاصله را در کران بالایی حفظ می‌کند تا از گازگرفتگی جلوگیری شود.

فرآیندهای طراحی عمیق پیشرفته

طراحی عمیق اولیه

اولین قرعه کشی جای خالی را به یک فنجان تبدیل می کند. شعاع دماغه پانچ و شعاع ورودی قالب برای سهولت جریان بهینه شده است. نسبت های معمولی از 4 تا 10 برابر ضخامت ورق . کشش های اولیه چند مرحله ای برای قسمت های عمیق مانند بدنه های کپسول آتش نشانی رایج است.

طراحی عمیق نازک کردن

این فرآیند عمداً ضخامت دیواره را با کنترل فاصله کمتری نسبت به گیج ورق کاهش می دهد و نسبت استحکام به وزن را بهبود می بخشد. برای قوطی های آئروسل استفاده می شود که ضخامت دیواره آن را می توان کاهش داد 30-40٪ از طریق یک سری حلقه های اتو

طراحی عمیق معکوس

در ترسیم معکوس، یک فنجان از قبل کشیده شده برعکس شده و در جهت مخالف کشیده می شود. این روش ساختار دانه را فشرده می کند و برای اجزای متقارن مانند ظروف دو جداره ایده آل است و تعداد آنیل های میانی را کاهش می دهد.

طرح های ساختاری قالب متناسب با مراحل شکل دهی

معماری یک قالب طراحی عمیق مستقیماً بر جریان مواد و کیفیت قطعه تأثیر می گذارد. سه طرح نماینده نیازهای فنی متمایز را برآورده می کنند.

قالب طراحی عمیق اولیه وارونه

در این طرح، پانچ روی کفش پایینی و جای خالی در قسمت بالایی با استفاده از سیستم بالشتک پرس برای اعمال فشار کنترل شده، نصب می‌شود. این تنظیم تغذیه و تخلیه خالی را ساده می‌کند و اغلب زمان‌های چرخه را ایجاد می‌کند 15-25 ضربه در دقیقه برای پانل های خودرو با اندازه متوسط

قالب طراحی عمیق معکوس بدون نگهدارنده خالی

این قالب مناسب برای قطعات با مشخصات پایین، نگهدارنده خالی را از بین می برد و از هندسه مهره و قالب برای مهار فلنج استفاده می کند. این هزینه ابزارآلات را کاهش می دهد و اغلب برای سینک ها و محفظه های کم عمق استفاده می شود که نسبت کشش کمتر از 1.4 .

قالب کشش عمیق نازک شدن دو قالب

این قالب با داشتن دو حلقه اتوی متوالی در یک حرکت، ضخامت دیواره را بدون جابجایی میانی کاهش می دهد. این استاندارد در تولید قوطی های نوشیدنی است و تحمل ضخامت را حفظ می کند 0.005 ± میلی متر بعد از اتو کردن

افزایش عمر قالب از طریق مهندسی سطح و روانکاری

قالب های کشش عمیق فشار تماس و اصطکاک لغزشی بالا را تحمل می کنند. عملیات سطح و روغن کاری مناسب فواصل خدمات را به طور چشمگیری افزایش می دهد. استراتژی های رایج عبارتند از:

• پرداخت سطوح قالب به زبری Ra 0.1 میکرومتر یا کمتر اصطکاک و برداشت مواد را کاهش می دهد.
• پوشش‌های رسوب بخار فیزیکی (PVD) مانند TiN یا CrN سختی سطح را افزایش می‌دهند بیش از 2000 HV و می تواند عمر مرگ را افزایش دهد 3-5 بار در مقایسه با ابزارهای بدون پوشش
• پوشش های کربن الماس مانند (DLC) ضریب اصطکاک پایینی را ایجاد می کنند. ≤0.1 ) برای کشش آلومینیوم و فولاد ضد زنگ، به حداقل رساندن گال.
• روان کننده های کششی با کارایی بالا با افزودنی های فشار شدید، لایه ای بادوام را در زیر آن حفظ می کنند 200-400 مگاپاسکال فشارهای رابط معمولی در ترسیم عمیق

عیب یابی چروک و ترک خوردگی

دو عیب اصلی - چروک شدن و ترک خوردن - ناشی از تنظیمات نامناسب پارامتر یا سایش ابزار است. لیست زیر علائم، علل ریشه ای و اقدامات اصلاحی را به هم مرتبط می کند.

• چروک شدن فلنج یا دیوار: اغلب به دلیل نیروی نگهدارنده خالی ناکافی یا فاصله بیش از حد است. افزایش BHF به 1.8-2.5× قدرت تسلیم و بررسی کنید که فاصله قالب در ضخامت 1.1-1.2× باشد.
• ترک خوردگی پایین (شکستگی در پانچ بینی): BHF بیش از حد، شعاع پانچ محکم، یا روانکاری ضعیف. BHF را کاهش دهید، شعاع پانچ پولیش را به ضخامت ≥6× ، و از روان کننده با ویسکوزیته بالا استفاده کنید.
• شکافتن روی دیوار: ناشی از ادغام مواد، فاصله ناکافی قالب، یا فرسودگی مهره های کششی. فاصله را افزایش دهید، کیفیت خالی را بررسی کنید و مهره های فرسوده را جایگزین کنید.
• گوشواره: ناشی از ناهمسانگردی مسطح. با چرخاندن جهت خالی یا افزایش کمی نسبت کشش کنترل کنید. محدود کردن گوش دادن به کمتر از 2٪ با بافت های بهینه قابل دستیابی است.

کاربردها: از مخازن سوخت تا حوضچه های لعابی

قالب های کشش عمیق قطعاتی را تولید می کنند که نیاز به هندسه های توخالی و بدون درز با ضخامت دیواره ثابت دارند. مخازن سوخت خودرو معمولاً از فولاد آلومینیومی در چند مرحله عمیق کشیده می شوند و به نسبت عمق به قطر دست می یابند. تا 2:1 بدون شکافتن سینک های آشپزخانه و حوض های لعابی از کشش تک یا معکوس برای ایجاد شعاع های صاف و جلوگیری از تمرکز استرس استفاده می کنند. نمونه های دیگر عبارتند از:

• قوطی های آئروسل (کشش عمیق نازک)
• بدنه کپسول آتش نشانی (نقاشی اولیه چند مرحله ای)
• ظروف پخت و پز از جنس استنلس استیل (بدون جای خالی یا شکل دهی هیدرولیک)
• پوسته اتصالات الکتریکی (کشش میکرو عمیق با ضخامت فویل)

انتخاب طراحی قالب و ترتیب فرآیند با توجه به حجم تولید، درجه مواد و پیچیدگی هندسی تنظیم شده است و از خروجی با کیفیت بالا مقرون به صرفه اطمینان حاصل می کند.