Formability에 대한 설계 : 엔지니어 및 제조업체를위한 팁

Formability는 비용 효과적이고 고품질의 제조의 코너스톤입니다. 설계 및 제조 업체는 formability (DFF)의 설계를 우선적으로 줄이고 스크랩 속도, 단축 사이클 시간을 줄이고 공구 수명을 연장합니다. 변형 아래에서 재료가 작동하고 deliberate 디자인 규칙을 적용함으로써 팀은 균열없이 복잡한 모양을 생산할 수 있습니다. 이 문서는 성형성, 재료 과학, 기하학 규칙, 프로세스 최적화, 시뮬레이션 기술에 대한 설계에 대한 포괄적 인 가이드를 제공합니다.

Influence Formability에 대한 재료 특성

재료의 선택은 formability 초점 디자인에 가장 중요한 결정입니다. 연성, 신장 및 항복 강도는 1 차적인 미터이지만 anisotropy (기계적 성질의 방향 의존) 및 변형률 감도는 또한 피벗 역할을합니다. 일반적인 formable 재료는 낮은 탄소 강철, 알루미늄 합금 (예 : 5xxx 및 6xxx 시리즈), 구리 및 황동 및 마그네슘 합금 (열한 경우)을 포함합니다.

Evaluate에 중요한 기계적 성질

]휴식:] 실패하기 전에 재료가 뻗어 있는지 나타냅니다. 더 높은 신장은 일반적으로 더 나은 formability를 의미합니다.
Yield 강도: 낮은 항복 강도는 힘과 스프링백을 형성해야 하지만 충분한 강도가 버클링으로 이어질 수 있습니다.
Strain 경화 exponent (n-value): 더 높은 n-value는 더 균일 한 변형과 연기 목을 허용.
Normal anisotropy (R-value): 높은 R-values는 두께 방향에서 얇게 펴서 깊은 drawability를 개량합니다.

물자 특정한 Formability 고려

알루미늄 합금

알루미늄은 경량과 부식 저항하는 그러나 강철 보다는 더 낮은 formability가 있습니다. 5xxx 시리즈 (Al-Mg)는 우수한 연성이를, 6xxx (Al-Mg-Si)는 표면 거칠기를 피하기 위하여 주의깊게 디자인을 요구합니다 (Lüders 밴드). 150-250°C에 예열은 복잡한 끌기를 위한 formability를 크게 개량할 수 있습니다.

강철 급료

낮은 탄소, interstitial 자유로운 (IF) 및 진보된 고강도 강철 (AHSS)는 각각 명백한 formability 단면도가 있습니다. 강철이 높은 n 가치 및 R 가치가 있는 경우에, 깊은 그림에 대하 이상 만들기. AHSS는, 더 강한 동안, 분쇄를 피하기 위하여 전문화한 다 디자인을 요구할지도 모릅니다.

구리와 그것의 합금

구리 및 황동 (예 : C26000)은 전기 접촉 및 장식 부품에 사용되는 고 연성이며 종종 사용됩니다. 그러나, 멀티 단계 작업에서 높은 일 경화 비율 수요 중간 어닐링.

향상된 Formability에 대한 설계 규칙

형상은 두 번째 폼의 성형성입니다. 각 기능 — 코너에서 구멍에서 플랜지까지 — 마음의 재료 흐름으로 설계해야합니다. 다음 규칙은 결함을 피하는 데 도움이됩니다.

샤프 내부 코너와 작은 벤드 Radii 방지

샤프 코너는 균열을 시작 하는 스트레스 농도를 만듭니다. 굽힘, 재료 두께 1.5 ~ 2 배의 최소 내부 반경은 엄지의 좋은 규칙입니다. 깊은 그림에서, 펀치에 날카로운 구석 또는 눈물을 리드. 항상 재료의 굽힘 허용과 호환되는 반경 값 (] ASTM E290] 표준 벤드 테스트 절차에 대 한.

획일한 벽 간격을 유지하십시오

두께가 두꺼운에서 얇은 부분까지 스도든 전환은 균일하고 얇은 원인이됩니다. 두께 변화가 비폭적이지 않은 곳에 최소 3:1 (길이 두께 비율)의 경사로가있는 가다능 테이퍼를 사용하십시오. 깊은 그려진 컵의 경우 벽 두께는 빈 두께의 10 % 이내이어야합니다.

금형 출시용 Draft 각도

다이에서 방출을 요구하는 형성된 부속을 위해, 1–3 도의 초안 각은 제거 도중 찌를 방지하고 개악을 감소시킵니다. 나중에 형성된 부속은 봄을 수용하기 위하여 더 큰 각 (5–10 도)를 필요로 할지도 모릅니다.

구멍 배치 및 완화 최적화

구부리기 선의 가까이에 있는 구멍은 찡그림에 머리말입니다. 구부리기 시작에서 물자 간격 적어도 두번 이동하십시오, 또는 구호 구멍을 추가하십시오. 깊은 그림에서는, 전 커트 구멍은 불균형을 피하기 위하여 끌기 벽에서 멀리 있어야 합니다.

복잡한 Geometries를 간단히 합니다.

멀티 스텝 디자인은 종종 하나의 샷 복잡한 모양보다 더 성형 할 수 있습니다. 2 개 이상의 작업으로 어려운 기능을 나누는 것을 고려하십시오. 첫 번째 예비적 형성, 그 다음 최종 모양. 이 접근법은 피크 변형과 도구 스트레스를 감소시킵니다.

스탬핑, 벤딩, 딥 드로잉을 위한 프로세스 최적화

성형 공정이 최적화되지 않는 경우도 최고의 설계 부품도 실패할 수 있습니다. 아래는 성형 능력을 향상시키는 공정 별 전략입니다.

스탬핑 및 랭킹

Clearance:]는 후속 형성 중에 균열하지 않는 깨끗한 가장자리를 생성하기 위해 다이 정리로 재료 두께의 5~10 %를 유지합니다.
Blank 기하학: 재료 흐름을 관리하기 위해 응력-relief 노치와 함께 모양 공백을 사용합니다.
윤활: 마찰과 열 형성을 줄이기 위해 도면 화합물을 적용합니다. 고속 스탬핑, 염화 또는 합성 오일은 잘 작동합니다.

벤딩 작업

공기 굽힘 대. 바닥:공기 굽힘 (V-die)은 더 유연하고 봄백을 지나 보류 할 수 있도록 감소시킵니다. 바닥은 정확도를 향상시키고 예리한 레이디에 부수릴 수 있습니다.
] 곡물과 상대 방향을 종료: 항상 곡물을 통해 구부리고 (접속을 구부리기 위하여 수직) 분할을 최소화. 곡물을 따라 구부리면 필요한, 벤드 반경을 50% 증가시킵니다.
두께 두껍게 하는 판:] 6mm 이상 재료 두께는 종종 힘과 연성을 줄이기 위해 지방의 예열 (100-200°C)에서 혜택을 제공합니다.

깊은 그림

Blank 홀더 압력 (BHP): 너무 작은 BHP 원인 wrinkling; 너무 많은 원인 눈물. 조정 가능한 빈 홀더 힘 또는 질소 스프링을 사용하여 그 드로잉 스트로크 동안 미세 실압.
Draw beads: 전략적으로 배치된 draw beads 제어 재료 흐름을 줄이고 평지 영역에서 wrinkling을 감소시킵니다.
다단 도면:] 깊이와 함께 그리기 >0.6배 직경, 작업-하드 (예: 스테인리스) 재료에 대 한 중간 어닐링과 2 개 이상의 단계를 사용 합니다.

Formability에 대한 고급 시뮬레이션 및 분석

Finite 요소 분석 (FEA)는 현대 성형성 공학에서 불가결되었습니다. AutoForm 또는 DYNAFORM와 같은 소프트웨어는 재료 흐름, 얇게 되며, 봄백, 그리고 골절을 몇 분에서 시간으로, 시험 및 오류의 주를 저장합니다.

신뢰할 수있는 FEA 모델 구축

정확도는 입력 데이터에 따라 달라집니다: 진정한 스트레스 변형 곡선, anisotropic 항복 기준 (예: Hill48 또는 Barlat YLD2000), 마찰 계수. 최고의 결과, 실제 코일 또는 시트 공급 업체에서 재료 데이터를 사용, 일반적인 값. ] Limiting Dome Height (LDH) test 또는 Marciniak cup test와 같은 간단한 테스트를 사용하여 모델을 측정합니다.

관행의 한계 도표 (FLD) 형성

FLD는 재료가 실패한 주요 변형 대. 미성년자 긴장을 풀고. FLD에 요소 변형을 매핑함으로써 엔지니어는 균열 및 목이 지역을 예측할 수 있습니다. 변형이 제한 줄에 접근하면, 그 깊이를 감소시키고 공백 모양을 수정하거나 윤활을 조정하십시오. 현대 FEA 도구 색상 코드 변형 수준이 즉시 볼 수 있습니다.

Springback 보상

형성 후, 탄력 있는 회복 (springback) 최종 형상을 찡그림. FEA는 스프링백을 예측하고 보상 된 다이 모양을 제안 할 수 있습니다. 모델에 2 ~ 5도가 넘는 오버 보딩은 종종 온화한 강철에 대한 앵귤러 스프링백을 수정합니다. AHSS의 경우, 더 많은 공격적인 보상 (최대 15 도)은 로컬 뻣뻣한 구슬과 결합 될 수 있습니다.

도구 및 윤활 : 실제 요인

물자와 표면 끝은 죽습니다

D2, A2, 또는 카바이드 인서트와 같은 공구 강철 등급은 거친 착용을 저항합니다. 폴란드어는 <0.2 μm Ra에 표면은 시트의 마찰과 접기를 감소시킵니다. 알루미늄 스탬핑을 위해, 니트릴 또는 크롬 도금 다이 표면으로 갤링을 피하십시오.

오른쪽 Lubricant 선택

윤활유는 3개의 목적을 봉사합니다: 마찰을 감소시키고, 빙하에 냉각하고, 보호하십시오. 저 강도 강철을 위해, 무기물 기름 suffice; 알루미늄과 고강도 강철을 위해, 극단적인 압력 (EP) 첨가물을 가진 무거운 의무 그림 화합물을 이용합니다. 근거한 윤활유는 환경에 우연히 그러나 더 빈번한 신청을 요구할지도 모릅니다.

물자 특정한 formability Guidelines

마그네슘 합금

마그네슘은 방 온도에 거의 과민한 만드는 6각형 가깝게 포장했습니다 (HCP) 구조가 있습니다. 형성은 200-400°C에 행해야 합니다. 느린 긴장 비율 (0.001-0.01 s−1)는 부수기를 피하기 위하여 근본적입니다. 산화를 방지하기 위하여 방어적인 대기권을 사용하십시오.

티타늄 합금

Ti-6Al-4V는 적절한 연성을 달성하기 위해 핫 성형 (600 ~ 800 °C)을 요구합니다. Creep 형성 (정상 응력 아래 낮은 변형)은 항공 우주 패널에 자주 사용됩니다. 도구는 고온 합금 또는 세라믹으로 만들어야합니다.