Cum să evitați ridurile și fisurarea în producția de piese de desen profund din oțel inoxidabil?

Înțelegerea cauzelor principale ale ridării și crăpării în desen profund

Desen profund din oțel inoxidabil este un proces de formare a metalelor de precizie care modelează foi de oțel inoxidabil plat în piese complexe, goale-utilizate în industrii de la automobile la dispozitive medicale. Cu toate acestea, două defecte comune perturbă adesea producția: ridurile și fisurarea. Wrinkling -ul apare de obicei atunci când marginile exterioare ale foii de metal (cunoscute sub numele de „zona de suport necompletat”) experimentează o tensiune insuficientă în timpul desenului, ceea ce face ca excesul de material să se plieze sau să se acumuleze. În schimb, fisurarea provine din stresul excesiv asupra metalului-fie din cauza distribuției forței neuniforme, a selecției necorespunzătoare a materialelor sau a unui lubrifiere inadecvată-care depășește rezistența la tracțiune a oțelului inoxidabil, ceea ce duce la fracturi, în special în zonele cu rază strânsă. Ambele defecte nu numai că strică piese, ci și deșeuri, timp și forță de muncă. Adresarea acestora necesită corecții vizate care se aliniază fizicii procesului de desen profund și proprietăților unice ale oțelului inoxidabil.

Pasul 1: Selectați gradul din oțel inoxidabil potrivit pentru desen profund

Nu toate gradele din oțel inoxidabil sunt la fel de potrivite pentru desenul profund - închinarea aliajului corect este prima linie de apărare împotriva ridicării și fisurilor. Formabilitatea oțelului inoxidabil este determinată de ductilitatea sa (capacitatea de a se întinde fără rupere) și de rata de întărire a muncii (cât de repede devine mai greu în timpul formării).

Oțelurile inoxidabile austenitice (de exemplu, 304, 316) sunt cele mai populare pentru desenul profund. Acestea oferă o ductilitate ridicată și o rată scăzută de întărire a muncii, ceea ce înseamnă că se pot întinde uniform fără a deveni fragile sau dezvoltă fisuri. Gradul 304, în special, este ideal pentru părți profunde, complexe, datorită rezistenței și formabilității echilibrate.

Oțelurile inoxidabile feritice (de ex. Utilizarea gradelor feritice pentru piese adânci crește riscul de fisurare, deoarece metalul se întărește prea repede sub stres.

În plus, verificați consistența grosimii materialului. Foiul de oțel inoxidabil cu grosime inegală (mai mult de 0,1 mm variație) pot duce la distribuția forței inegale în timpul desenului - zonele mai subțiri se pot întinde prea mult (fisurarea), în timp ce zonele mai groase pot provoca acumularea excesivă a materialului (riduri). Întotdeauna foi de sursă cu toleranțe strânse de grosime pentru proiecte de desen profund.

Pasul 2: Optimizați forța de suport pentru goluri (BHF) pentru a preveni ridurile

Forța de suport necompletată (BHF) - Presiunea aplicată pe marginea exterioară a foii de oțel inoxidabil în timpul desenului - este esențială pentru controlul fluxului de material și pentru prevenirea ridului. Prea puțin BHF permite ca zona de suport necompletată să se deplaseze liber, ceea ce duce la excesul de material care se pliază în riduri. Prea mult BHF, însă, restricționează fluxul material, crescând tensiunea pe pereții piesei și crescând riscul de fisură.

Pentru a optimiza BHF:

1. Începeți cu o bază de bază: Pentru oțelurile inoxidabile austenitice (de exemplu, 304), începeți cu un BHF de 10-15% din forța de desen (calculată pe baza rezistenței la randament a materialului și a suprafeței piesei).

2. Adăugați din punct de vedere incremental: Testați BHF inițial pe un lot mic de piese. Dacă apare ridul, creșteți BHF cu creșteri de 5-10% până când dispar ridurile. Dacă are loc fisurarea, scădeți ușor BHF - acest lucru echilibrează tensiunea în timp ce încă controlează fluxul materialului.

3. Folosiți BHF variabil pentru piese complexe: pentru părți cu adâncimi inegale (de exemplu, cele cu flanșe sau raze strânse), utilizați un suport gol cu ​​zone de presiune reglabile. Acest lucru asigură BHF mai mare în zonele predispuse la riduri (de exemplu, flanșe largi) și BHF mai scăzute în zonele cu risc de crăpătură (de exemplu, cavități profunde).

Presele moderne de desen profund includ adesea controale digitale BHF, permițând ajustări în timp real să mențină consecvența pe rulările de producție.

Pasul 3: Refinați proiectarea matriței pentru a reduce stresul și deșeurile de materiale

Proiectarea matriței are impact direct asupra modului în care fluxurile din oțel inoxidabil și rezistă la stres în timpul desenului - matrițele proiectate în mod ulterior sunt o cauză majoră atât a ridului, cât și a fisurilor. Reglajele cheie ale proiectării pentru a minimiza defectele includ:

Optimizează razele matriței: „raza de colț” a matriței (unde foaia plată se apleacă în cavitatea matriței) este critică. O rază prea mică (mai puțin de 2-3 ori grosimea materialului) creează coturi ascuțite care concentrează stresul, ceea ce duce la fisurare. O rază prea mare poate provoca acumularea excesului de material, ceea ce duce la riduri. Pentru majoritatea remizelor adânci din oțel inoxidabil, o rază de matriță de 3-5 ori grosimea foii echilibrează fluxul materialului și distribuția tensiunii.

Suprafețe de matriță netedă: suprafețele de matriță aspră sau zgâriate cresc frecarea dintre oțelul inoxidabil și matrița, ceea ce poate provoca flux de material inegal (rid) sau răzuie metalul (slăbirea acestuia și duce la fisurare). Suprafețe de matriță poloneză la un finisaj de RA 0,4 μm sau mai ușor și inspectați în mod regulat pentru uzură sau deteriorare.

Adăugați margele de tragere (dacă este necesar): pentru piese cu zone mari de suport necompletat (de exemplu, flanșe largi), adăugați „margele de tragere” mici, ridicate, pe suportul gol al matriței. Aceste mărgele creează rezistență controlată, încetinind fluxul de material și împiedicând excesul de material să se adune în riduri - fără a adăuga tensiune excesivă.

Prototiparea moare cu aceste ajustări înainte de producția completă poate ajuta la identificarea și la remedierea defectelor de proiectare timpurie, reducând defectele costisitoare mai târziu.

Pasul 4: Aplicați un lubrifiere de înaltă calitate pentru a minimiza frecarea

Fricțiunea dintre foaia din oțel inoxidabil și matrița/compresorul este un vinovat ascuns în spatele ridului și al crăpării. Excesul de frecare restricționează fluxul materialului, ceea ce face ca metalul să se întindă inegal - zonele mai mici se crăpa, în timp ce zonele mai groase se ridică. Lubrifierea corectă reduce frecarea, permițând metalului să alunece lin prin matriță și să distribuie stresul uniform.

Când selectați și aplicați lubrifiant pentru desen profund din oțel inoxidabil:

Alegeți tipul potrivit: utilizați lubrifianți formulați special pentru oțel inoxidabil - aceștia conțin adesea aditivi de presiune extremă (EP) care rezistă forțelor înalte ale desenului profund. Pentru grade austenitice, lubrifianții pe bază de ulei sau sintetici (cu o vâscozitate de 100-200 CST la 40 ° C) funcționează cel mai bine; Evitați lubrifianții pe bază de apă pentru trageri adânci, deoarece se pot evapora sau se descompune sub căldură.

Aplicați un strat consistent: folosiți un spray sau role pentru a aplica un strat subțire, uniform de lubrifiant, pe ambele părți ale foii din oțel inoxidabil. Prea puțin lubrifiant provoacă frecare; Prea mult poate duce la acumularea de lubrifiant în matriță, ceea ce perturbă fluxul de material și provoacă rid. Vizează o grosime de 5-10 μm.

Reaplicați după cum este necesar: Pentru desenul profund cu mai multe etape (unde se formează piese în mai multe treceri), reaplicați lubrifiantul între etape. Suprafața metalului poate purta lubrifiant în timpul fiecărei remize, crescând frecarea în pașii ulterioare.

Pasul 5: Parametrii procesului de control (viteză, temperatură) pentru formarea uniformă

Chiar și cu materialul potrivit, proiectarea matriței și lubrifierea, parametrii de proces necorespunzător pot provoca în continuare defecte. Doi parametri critici de control sunt atragerea vitezei și a temperaturii:

Viteza desenului: oțelul inoxidabil se întinde cel mai uniform la viteze moderate. O viteză prea rapidă (care depășește 50 mm/s pentru notele austenitice) nu oferă metalului suficient timp pentru a curge uniform, ceea ce duce la stresul localizat și la fisurare. O viteză prea lentă (mai puțin de 10 mm/s) poate determina să se răcească metalul (dacă procesul generează căldură) sau se lipește de matriță, ceea ce duce la riduri. Vitezele de testare în intervalul de 20–40 mm/s și se reglează în funcție de calitatea piesei.

Controlul temperaturii: desenul profund generează căldură din cauza frecării și întăririi muncii. Pentru oțel inoxidabil, căldura excesivă (peste 150 ° C) poate reduce ductilitatea, ceea ce face ca metalul să fie mai predispus la fisurare. Pentru a preveni supraîncălzirea:

Folosiți matrițe răcite (prin intermediul jachetelor de apă) pentru producția cu volum mare.

Pauză producția pe scurt la fiecare 50–100 de părți pentru a permite matriței și metalului să se răcească.

Evitați stivuirea pieselor proaspăt desenate-calitatea prinsă între părți poate slăbi metalul și poate provoca fisurarea post-formare.

Pasul 6: Implementați inspecții post-desenare și îmbunătățiri ale proceselor

Prevenirea ridului și a fisurilor nu se încheie cu producția-inspecțiile regulate și îmbunătățirea continuă sunt esențiale pentru reducerea defectelor pe termen lung.

Inspectați piesele imediat după desen: utilizați inspecții vizuale pentru a verifica dacă există riduri sau fisuri de suprafață și utilizați etrieri pentru a măsura grosimea peretelui (grosimea inegală indică puncte de stres care pot duce la fisurare). Pentru piese critice, utilizați metode de testare nedistructivă (NDT), cum ar fi testarea cu ultrasunete pentru a detecta fisuri ascunse.

Modelele de defecte de urmărire: conectați tipul, locația și frecvența defectelor (de exemplu, „Wrinkling pe marginile flanșei” sau „Cracking at die radius”). Aceste date ajută la identificarea cauzelor principale - de exemplu, dacă fisurile apar constant în aceeași zonă, raza de matriță poate avea nevoie de ajustare.

Operatorii de trenuri: Asigurați -vă că personalul de producție înțelege cum să ajustați BHF, să aplicați lubrifiant și să monitorizați parametrii procesului. Chiar și erorile mici ale operatorului (de exemplu, un lubrifiere inegală sau setări incorecte BHF) pot duce la defecte, astfel încât pregătirea regulată asupra celor mai bune practici este esențială.

Concluzie: o abordare sistematică a desenului profund fără defecte

Evitarea ridurilor și a fisurilor în desenul profund din oțel inoxidabil necesită o abordare sistematică-pornirea cu selecția materialelor și extinderea prin proiectarea matriței, controlul procesului și inspecția post-producție. Prin alegerea gradelor ductile din oțel inoxidabil, optimizarea forței de suport pentru gol, rafinarea geometriei matriței, folosind lubrifiere de înaltă calitate, controlând viteza și temperatura și implementarea inspecțiilor periodice, producătorii pot reduce semnificativ defectele. Scopul este de a echilibra fluxul de material (pentru a preveni ridurile) și distribuția stresului (pentru a preveni fisurarea) - un echilibru care vine din înțelegerea proprietăților unice ale oțelului inoxidabil și fizica procesului de desen profund. Cu acești pași, echipele de producție pot crea în mod constant piese de desen profund din oțel inoxidabil de înaltă calitate, fără defecte.