תצורתיות היא אבן הפינה של ייצור יעיל, באיכות גבוהה. מהנדסים ויצרנים אשר מעדיפים עיצוב עבור צורה (DFF) להפחית את שערי הגרדוז, לקצר את זמני מחזור, ולהרחיב את חיי הכלי. על ידי הבנת איך חומרים מתנהגים תחת עיוות וליישם כללי עיצוב מכוונים, צוותים יכולים לייצר צורות מורכבות ללא סדקים, מצעים, נפיחות, או פחת יתר. מאמר זה מספק מדריך מקיף לעיצוב יכולת צורה, כיסוי מדעי, טכניקות אופטימיזציה, גיאומטריה, אופטימיזציה, טכניקות.

הבנה של תכונות חומריות המשפיעות על יכולת

הבחירה של החומר היא ההחלטה הקריטית ביותר בעיצוב ממונע.דוקטי, התחדשות וכוח התשואות הן המדדים העיקריים, אך aisotropy ( התלות עקיפה של תכונות מכניות) ורגישות בריחת זנים גם ממלאת תפקידים מרכזיים.חומרים נפוצים כוללים פלדות פחמן נמוכות, סגסוגת אלומיניום (למשל, 5 ו -6xxx), ו- מגנזיום מחומסונפים, מגנזיום מחוממים (כאשר סגסוגת).

תכונות מכניות עיקריות ל-Aveluate

  • (הפסקה:0) אורך ההפסקה: 1FLT מציין כמה חומר יכול למתוח לפני כישלון.
  • כוח עליון:0 (ב) ,1:1 , כוח התשואות התחתון מופחת מקטין את הכוחות הדרושים להרכיב את כוחות המעיין, אך כוח לא מספיק יכול להוביל לבזבוז.
  • (ב) [15] ,0) ,התמדה קשה (n-value): 1:1 A גבוה יותר n-value מאפשר עיוות אחיד יותר ודחיית צוואר.
  • (ב) ⁇ :0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שיקולים של יעילות-החומרית

אלומיניום Alloys

אלומיניום הוא קל משקל וקורוזיון-resistant אבל יש צורה נמוכה יותר מאשר פלדה. סדרה 5xxx (אל-מאג) מציעה דוקטריליות מעולה, בעוד 6xxx (אל-מאג-סי) דורש עיצוב זהיר כדי למנוע גסות פני השטח (להקות Lüders).עד ל-150-250 מעלות צלזיוס יכול לשפר באופן משמעותי את יכולת הצורה עבור שואב מורכב.

דרגה פלדה

נמוך פחמן, ללא החלפה (IF), ופלדות גבוהות מתקדמות (AHSS) לכל אחד יש פרופילים שונים של תכונות צורה. IF פלדה יש ערך גבוה n ו- R-values, מה שהופך אותם אידיאליים עבור ציור עמוק. AHSS, בעוד חזק יותר, עשוי לדרוש עיצובים למות מיוחדים כדי להימנע שבר.

קופר והכלוי

Copper ו-Pe (למשל, C26000) הם דוקטריליים מאוד ולעתים קרובות משמשים עבור מגעים חשמליים וחלקים דקורטיביים.עם זאת, שיעורי הצמיחה הגבוהים שלהם דורש ביניים אנמדינג ב- Multi-step פעולות.

כללי עיצוב לשיפור יכולת

הגיאומטריה היא העמוד השני של יכולת צורה.כל תכונה – החל פינות ועד חורים ועד לנגיפים – חייבת להיות מעוצבת עם זרימה חומרית בראש.הכללים הבאים מסייעים להימנע מפגמים:

להימנע מ- Sharp Internal Corners ו- Small Bend Radii

פינות שארפ יוצרות ריכוזים מתחים המתכוננים סדקים.לכת, מינימום בתוך רדיוס של 1.5 עד 2 פעמים עובי החומרי הוא כלל טוב של אצבע.בציור עמוק, פינות חדות על אגרוף או למות להוביל לדמיע.תמיד להשתמש בערכי רדיוס התואמים את קצבת הנדנדה של החומר (ראו FLT:0ASTM E290F3 לשיטות מבחן מקבילות).

תגית: Wall Thickness

מעברים פתאומיים מקטעים עבים עד דקים גורמים ללא אפילו מתיחה ודקנות.כאשר שינויים עובי הם בלתי נמנעים, להשתמש במגינים הדרגתיים עם מדרון של לפחות 3:1 (יחס אורך-לכתות) עבור כוסות נמשכות עמוקות, הקיר צריך להיות באופן אידיאלי בתוך 10% עובי ריק.

שילוב Draft אנג'לס עבור Mold

עבור חלקים שנוצרו הדורשים זרקה ממות, טיוטות של 1-3 מעלות למנוע דבק ולהפחית את העיוות במהלך הסרת חלקים מקודדים אשר מאוחר יותר נוצרו עוד עשוי לדרוש זוויות גדולות (5-10 מעלות) כדי להתאים את האביב.

אופטימיזציה של Hole Placement and Reliefs

החורים הממוקמים ליד קווי bend נוטים עיוות.הזיז חורים לפחות פעמיים עובי החומרי מכל התחלה nd, או להוסיף חריצים הקלה.בציור עמוק, חורים לפני חתכים חייבים להיות ממוקמים הרחק מן הקיר לצייר כדי למנוע אופליזציה.

המונחים: Complex Geometries

עיצובים רב-שלביים הם לעתים קרובות יותר בצורת מאשר צורות מורכבות צילום אחד.חשב פיצול תכונה קשה לשני פעולות או יותר: קודם preform, אז הצורה הסופית. גישה זו מפחיתה זנים שיא לחץ כלי.

אופטימיזציה של תהליכים עבור Stamping, בנדינג, וציור עמוק

אפילו החלק הטוב ביותר מתוכנן יכול להיכשל אם תהליך ההקמה אינו מותאם. להלן הן אסטרטגיות ספציפיות תהליכים אשר משפרות את יכולת הטופס.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

  • (ב) ⁇ :0) קלמירה: 1 שמור 5–10% מהעובי החומרי כניקוי מוות כדי לייצר נקודות ניקוי שאינן מתות במהלך יצירתן.
  • (ב) ,0) גיאומטריה של בלנק: 1FLT השתמש בריקות בצורת לחץ עם כאבי לחץ כדי לנהל זרימה חומרית.
  • (ב) .0. [Lubrication:] ,1=החלת תרכובת להורדת החיכוך והבנייה החום. עבור בולים מהירים, שמנים כלוולים או סינתטיים עובדים היטב.

עקבו אחרי

  • (FLT:0) Air bending לעומת תחתית: FIRLT:1 Air bending (עם V-die) הוא גמיש יותר ומפחית את הקטיפה על ידי מתן אפשרות over-bending יכול לשפר את הדיוק, אבל עלול לגרום סדק על פני קרינה חדה.
  • (FLT:0) בכיוון יחסית לגרגר:FLT:1 תמיד nd מעבר לגרגר (הופנה מהדף גלגול כיוון) כדי למזער את הפיצול.אם החלפה לאורך הדגנים היא הכרחית, להגדיל את הרדיוס הנדנדנדנד ב-50%.
  • (ב) ⁇ :0) כפליים: ⁇ 1 (ב) ,ב עוביים חומריים מעל 6 מ"מ נהנים לעתים קרובות מן ההחממות המקומיות (100–200 מעלות צלזיוס) כדי להפחית את הכוח ולהגביר את הטוהר.

Deep Drawing

  • (FLT:0) לחץ בעל מניות (BHP): ibph:1 [ב] מעט מדי BHP גורם ל-Wrinkling; יותר מדי גורם לקרוע. השתמש בכוחות ריקים או במעיין חנקן ללחץ קנס בזמן שבץ.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) ציור של שלב: FLT:1 עבור שואב עומק >0.6 פעמים קוטר, השתמש בשני שלבים או יותר עם אנמדינג ביניים עבור חומרים שעובדים-Harden בחומרה (למשל, נירוסטה פלדה).

סימולציה וניתוח מתקדמים ליעילות

ניתוח יסוד פינט (FEA) הפך הכרחי בהנדסה המודרנית של יכולת.תוכנה כגון:0AutoFormph 1 או FLT:2DYNAFORMIRLT 3 סימולציה של זרימת חומרים, דקינג, קפצה ושבר תוך דקות עד שעות, ושבר, תוך כדי שעות, תוך שמירה על שבועות של ניסיון משפטי וטרור.

בניית מודל FEA אמין

דיוק תלוי בנתונים קלט: עקומות של לחץ אמיתי, קריטריונים של תשואה אנטרופית (למשל, Hill48 או Barlat YLD2000), ו חיכוך coefficients. for Best Results, להשתמש בנתונים חומריים מן הספק בפועל או ספק גיליון, לא ערכים גנריים. קאליבת המודל באמצעות בדיקות פשוטות כמו FLT:0miting High Dome (HLD) בדיקה של מארקס 1FLT או RLTini.

קביעת הגבלת דיגרמה (FLD) בפרקטיקה

FLD מבסס את הזן הגדול לעומת זן קטן שבו חומר נכשל.על ידי מיפוי מתחים על FLD, מהנדסים יכולים לחזות סדקים וצוואר אזורי.אם זנים לגשת לקו הגבול, להפחית את עומק המשוך, לשנות את הצורה הריקת, או להתאים את סיכה. המודרנית FEA כלים רמות מתוחקוד צבע כך אזורים בעייתיים גלויים מיד.

האביב

לאחר יצירת, התאוששות גמישה (springback) מעוות את הגיאומטריה הסופית. FEA יכול לחזות את ה-FEA ולקבל פיצוי על צורות למות.Over-bending על ידי 2-5 מעלות במודל לעתים קרובות מתקן את האביב הזוויתי עבור פלדות קלות.עבור AHSS, פיצוי אגרסיבי יותר (עד 15 מעלות) עשוי להיות נחוץ, בשילוב עם עיקולות קשיחות מקומיות.

כלי וחלוקה: גורמים מעשיים

Die Materials and Surface End

ערכות פלדה כלי כמו D2, A2, או carbide להוסיף להתנגד ללבוש abrasive.פולנית למות משטחים <0.2 μm Ra מפחית חיכוך ותקפל של גיליון. עבור אלומיניום חותמת, להימנע מגרד על ידי nitriding או chromium pling את פני השטח למות.

בחירת ה-Lobricant הנכונה

לובריטיס משרתים שלוש מטרות: להפחית את החיכוך, לקרר את המשטח, ולהגן מפני ריסוס.עבור פלדות נמוכות, שמנים מינרלים מספיקים; עבור אלומיניום ופלדות סטריאנט גבוה, להשתמש בתרכובות כבדות עם לחץ קיצוני (EP) תוספים לואבירים מבוססי מים הם חברים סביבתיים, אבל עשויים לדרוש יישום תכופים יותר.

הנחיות ליעילות חומרית

מגנזיום Alloys

מגנזיום יש מבנה hexagonal ארוז קרוב מאוד (HCP), מה שהופך אותו כמעט שבריר בטמפרטורת החדר. טפסים חייב להיעשות ב 200-400 מעלות צלזיוס. שיעורי זנים איטיים (0.001-0.01 s-) הם הכרחיים כדי למנוע סדקים. השתמש באטמוספירה הגנה כדי למנוע חמצון.

טיטניום Alloys

Ti-6Al-4V דורש יצירת חום (600-800 מעלות צלזיוס) כדי להשיג דיקטיות נאותה. Creep להרכיב (העיוות הנמוך תחת לחץ קבוע) משמש לעתים קרובות עבור לוחות אוויר.כלי חייב להיעשות מסגסוגת עתירה גבוהה או קרמיקה.

מסקנה

(העיצוב לכושר הוא תרגול שיטתי הממריץ מדע חומרי, כללי גיאומטריה, בקרת תהליכים וסימולציה.על ידי בחירת חומרים עם דיוקנות נאותה ואמפריה, החלת כללי עיצוב מוכחים כגון רדיוני נדיב ומדים: 3, ו-Dyp פרמטרים תהליכים כגון לחץ על ירידה במשקל ו- lubricationent, מהנדסים יכולים להפחית באופן דרסטי את סיכוני הייצור.