Table of Contents

Формальність є кутовим стразом економічно ефективного, якісного виробництва. Інженери та виробники, які передують дизайну для формабельності (DFF) зменшують обсяги брухту, скорочують час циклу і продовжують термін служби інструменту. Розуміння того, як матеріали поводяться під деформацію і застосування навмисних правил дизайну, команди можуть виробляти складні форми без тріщин, змивання або надмірного тонування. Ця стаття забезпечує всебічний посібник для проектування для формабельності, покриття матеріальної науки, геометрії, оптимізації процесу та імітаційних методів.

Розуміння властивостей матеріалів, які впливають на функціональність

Вибір матеріалу є найбільш критичним рішенням у вигляді патентно-орієнтованого дизайну. Обов'язки, подовження і міцність врожайності є первинними метриками, але анізотропія (пряма залежність механічних властивостей) і чутливість до деформації також грають опорно-модельні ролі. Загальні формовані матеріали включають низькокарбонові сталі, алюмінієві сплави (наприклад, 5 хх і 6 хххх), мідні і латуні, і магнієві сплави (при нагрітій).

Основні механічні властивості для оцінки

  • Подовження перерви: Вказує, скільки матеріалу може розтягнутися перед збою. Вища подовження зазвичай означає кращу опалубку.
  • Yield: Нижня сила врожайності зменшує необхідні сили формування та весняний недолік, але недостатня міцність може призвести до розтягування.
  • Проти загартування ексонент (n-value): Вищена n-value дозволяє більш рівномірно деформувати і відкладає шия.
  • Normal anisotropy (R-value): Висока R-values покращує глибоку стійкість, що дозволяє залишатися тоншим у напрямку товщини.

Матеріал-спеціальна мінливість

Алюмінієві сплави

Алюмінієвий легкий і корозійний, але має меншу формувальну здатність, ніж сталь. Серія 5xxx (Al-Mg) пропонує відмінну провітрю, в той час як 6xxx (Al-Mg-Si) вимагає ретельного дизайну, щоб уникнути грубості поверхні (Lüders bands). Пригрів до 150–250°C може значно поліпшити формувальну стійкість для складних витяжок.

Сталеві сорти

Низькокарбон, міжміціально-безкоштовно (IF), а також передові високоміцні сталі (AHSS) кожен має різні профілів з формованості. Стальники IF мають високі n-values і R-values, що робить їх ідеальним для глибокого малювання. AHSS, при цьому міцніше, може знадобитися спеціалізовані конструкції для запобігання перелому.

Мідь і його сплави

Мідь і латунь (наприклад, C26000) є високопровідним і часто використовуються для електричних контактів і декоративних деталей. Однак, їх високі показники затвердіння вимагають проміжного знежирення в багатоступінчастих операціях.

Правила дизайну для підвищення працездатності

Геометрія – другий стовп у вигляді опалубки. Кожна особливість — від кутів до отворів до фланців — необхідно спроектувати з матеріалом, що поміряє. До недоліків можна уникнути:

Уникайте гострих внутрішніх кутів і малих радіусів

За допомогою гострих кутів створюються концентрації напруги, які ініціують тріщини. Для вигину мінімальний внутрішній радіус 1,5 до 2 разів товщина матеріалу є хорошим правилом великого пальця. У глибокому малюнку гострі кути на пучок або штампі призводять до розриву. Завжди використовуйте значення радіусу, сумісні з припуском матеріалу (див. ASTM E290] для стандартних випробувань вигину.

Підтримувані Уніформа Товщина стін

Припускні переходи з товстої до тонких секцій викликають нерівномірне розтягування і тонування. Де товщину зміни нездійснені, використовують поступові тапаси з нахилом не менше 3:1 (відносність довжини до удару). Для глибоких натяжних стаканок товщина стінки повинна бути ідеально в межах 10% від заготовки.

Включити деталі проекту для прес-релізу

Для утворених частин, які вимагають викиду з штампів, протягують кути 1–3 градусів, запобігають липкості і зменшують деформації при видаленні. Штамповані деталі, які пізніше утворюються, можуть знадобитися більші кути (5–10 градусів) для розміщення весняного спинки.

Оптимізуйте місце для отвору та полегшення

Отвори, розташовані біля вигину, схильні до спотворення. Переміщення отворів не менше двічі товщина матеріалу від будь-якого згину, або додають рельєфні слоти. У глибокому малюнку попередньо вирізати отвори необхідно відкласти від витяжної стіни, щоб уникнути овальизації.

Комплекс геометереї

Багатоступінкові конструкції часто більш формовані, ніж одно-знімні складні форми. Розглянемо розщеплення важкої функції на дві або більше операцій: спочатку преформ, потім кінцева форма. Такий підхід знижує пікові штами і натискання на інструмент.

Оптимізація процесів для штампування, закінчення та глибокого малювання

Навіть найкраща частина може не працювати, якщо процес формування не оптимізований. Нижче наведені стратегії, які підвищують працездатність.

Штампування та фарбування

  • Clearance: Підтримка 5–10% товщини матеріалу, як очищення кромок, що не тріскається при подальшій формуванні.
  • Blank геометрія: Використовуйте форми заготовки з напругою-поглибленням торкань для управління матеріальним потоком.
  • Lubrication: Застосування складу для зменшення тертя і теплозбіру. Для швидкісного штампування добре працюють хлоровані або синтетичні масла.

Виконавці

  • Аеро вигинається проти нижнього дна:] Повітряна вигин (з V-die) більш гнучка і зменшує весняний недолік, дозволяючи перезавантаження. Піддон може підвищити точність, але може викликати тріщину на гострому радіусі.
  • Попередня спрямованість відносно зерна: Завжди згинається по зерновому (перпендикулярно до рухомого напрямку) для мінімізації розщеплення. Якщо згинання по зерновому необхідно, збільшити радіус вигину на 50%.
  • Покриття для товстих пластин: Матеріал товщин вище 6 мм часто вигодять від локального принагріву (100–200°C) для зменшення сили і збільшення протоки.

Глибоке малювання

  • тиску тримачів (BHP): Занадто маленький BHP викликає змикання; занадто багато причин розривання. Використовуйте регульовані заготовки, що використовуються для тонкого тиску під час ударного інсульту.
  • Draw бісер:] Strategic розміщують малювати бісером контрольний матеріал потоку і знижують змикання в фланцевих ділянках.
  • Multi-stage Draw: Для малярів з глибиною >0.6 разовий діаметр, використовують два або більше етапів з проміжним анеквалуванням для матеріалів, які працюють важко (наприклад, нержавіюча сталь).

Розширене моделювання та аналіз для формування

Аналіз фініту елемента (FEA) став незамінним в сучасному обладнанні опалубки. Програмне забезпечення, такі як АвтоФорм або DYNAFORM імітує потік матеріалу, тонування, весняний недолік і перелом за хвилину до годин, економія тижнів пробно-терорських відмирань.

Будівництво надійної моделі FEA

Точність залежить від даних введення: справжні криві напруги, критерії виходу анізотропних (наприклад, Hill48 або Barlat YLD2000), коефіцієнти тертя. Для кращих результатів використовують дані матеріалу з фактичного постачальника котушки або аркуша, не загальні значення. Калібрувати модель за допомогою простих тестів, таких як Обмеження висоти Dome (LDH) або тест чашки Марциняк.

Формування діграми ліміту (FLD) в практиці

FLD ділянки, основний штам проти. незначний штам, при якому матеріал не зникає. За допомогою натискання елемента штамів на FLD інженери можуть прогнозувати тріщини і зони зшивання. Якщо штамів підходити до ліміту, знижують глибину удару, змінюють форму заготовки або регулювати змащування. Сучасні інструменти FEA кольорово-кодові рівні штамів так проблемні зони відразу видно.

Весняний компенсація

Після формування пружного відновлення (спрингбек) спотворює остаточну геометрію. ЗЕД може прогнозувати весняний недолік і запропонувати компенсовані форми штампів. Закінчення 2–5 градусів в моделі часто корегує кутовий весняний недолік для легкої сталі. Для AHSS може знадобитися більш агресивна компенсація (до 15 градусів), що поєднується з локалізованими висихаючими намистинами.

Інструмент та мастило: практичні чинники

Матеріал і обробка поверхонь

Інструмент сталеві марки, як D2, A2, або карбідні вставки, що протипожежного зносу. Полірування гидроподібних поверхонь до <0.2 μm Ra знижує тертя і складаний лист. Для алюмінієвого штампування, не гальванірування нітридним або хромовим покриттям шліфування поверхні штампування.

Вибір правого мастила

Мастильні речовини служать трьома цілями: зменшити тертя, охолоджувати заготовку, і захистити від галлінгу. Для низькоміцних сталей, мінеральних масел suffice; для алюмінієвих і високоміцних сталей, використовують великокласні змазки з екстремальним тиском (EP) добавки. На водних мастильних мастильних матеріалів є екологічно чистим другом, але може знадобитися більш частий застосування.

Методичні рекомендації щодо формування матеріалів

Магнійні сплави

Магній має шестигранну тісно упаковану (HCP) структуру, що робить його майже ламкою при кімнатній температурі. Формування повинно бути зроблено на 200–400°C. Повільні частоти штамів (0.001–0.01 s−1) є важливим для уникнення тріщин. Використовуйте захисні атмосфери для запобігання окислення.

Титан сплави

Ti-6Al-4V вимагає гарячого формування (600–800°C) для досягнення належної протоки. Формування рів (повільна деформація під постійним стресом) часто використовується для аерокосмічних панелей. Інструмент повинен бути виготовлений з високотемпературних сплавів або кераміки.

Висновок

Прийняття за формою придатності – це системна практика, яка маррієвої матеріальної науки, правила геометрії, контроль процесу та імітація. Вибравши матеріали з відповідною провітрю та анізотропією, застосовуючи перевірені правила дизайну, такі як щедра редь і однорідна товщина, і оптимізуючи параметри процесу, як тиск і змащення, інженери можуть різко зменшити виробничі ризики. Додаткові інструменти FEA тепер дозволяють вірувати віртуальні перед різанням сталі, прискорення циклів розвитку та зниження витрат. Безперервне навчання від виробничих даних — такі як вимірювання процідних пробок і брухт-аналіз — закриває петлю, що дозволяє в будь-який більш формовані конструкції. Для подальшого читання 3 деталі [[F:0][F:1Fabricator[F