Spawanie tłoczące
proces wideo
Podstawy tłoczenia metali
Tłoczenie metali to proces produkcyjny stosowany do przekształcania płaskich arkuszy blachy w określone kształty. Jest to złożony proces, który może obejmować wiele technik formowania metalu – między innymi wykrawanie, wykrawanie, gięcie i przekłuwanie.
Na całym świecie istnieją tysiące firm oferujących usługi tłoczenia metali w celu dostarczania komponentów dla przemysłu motoryzacyjnego, lotniczego, medycznego i innych. W miarę ewolucji rynków światowych wzrasta zapotrzebowanie na szybko produkowane duże ilości skomplikowanych części.
Poniższy przewodnik ilustruje najlepsze praktyki i wzory powszechnie stosowane w procesie projektowania tłoczenia metali oraz zawiera wskazówki, jak uwzględnić w częściach kwestie związane z redukcją kosztów.
Podstawy stemplowania
Tłoczenie — zwane także prasowaniem — polega na umieszczeniu płaskiej blachy w formie zwoju lub półwyrobu w prasie do tłoczenia. W prasie narzędzie i powierzchnia matrycy formują metal w pożądany kształt. Wykrawanie, wykrawanie, gięcie, kucie, wytłaczanie i wyginanie to techniki tłoczenia stosowane do kształtowania metalu.
Zanim materiał będzie mógł zostać uformowany, specjaliści zajmujący się tłoczeniem muszą zaprojektować oprzyrządowanie za pomocą technologii inżynieryjnej CAD/CAM. Projekty te muszą być tak precyzyjne, jak to możliwe, aby zapewnić, że każdy stempel i zagięcie zachowują odpowiedni luz, a tym samym optymalną jakość części. Model 3D pojedynczego narzędzia może zawierać setki części, dlatego proces projektowania jest często dość skomplikowany i czasochłonny.
Po ustaleniu projektu narzędzia producent może skorzystać z różnych usług obróbki skrawaniem, szlifowania, obróbki elektroerozyjnej i innych usług produkcyjnych, aby ukończyć produkcję.
Rodzaje tłoczenia metali
Istnieją trzy główne typy technik tłoczenia metali: progresywne, czterosuwowe i głębokie tłoczenie.
Progresywne tłoczenie
Progresywne tłoczenie matrycowe obejmuje wiele stacji, każda z unikalną funkcją.
Najpierw taśma metalowa jest podawana przez progresywną prasę do tłoczenia. Pasek rozwija się stopniowo ze zwoju do prasy matrycowej, gdzie każde stanowisko narzędzia wykonuje następnie inne cięcie, wykrawanie lub zginanie. Działania każdej kolejnej stacji sumują się z pracą poprzednich stacji, dając w rezultacie ukończoną część.
Producent może być zmuszony wielokrotnie zmieniać narzędzie na jednej prasie lub zajmować kilka pras, z których każda wykonuje jedną czynność wymaganą dla ukończonej części. Nawet przy użyciu wielu pras często wymagane były dodatkowe usługi obróbki, aby naprawdę ukończyć część. Z tego powodu progresywne tłoczenie jest idealnym rozwiązaniem w przypadku części metalowych o złożonej geometrii, aby spełnić:
Szybszy obrót
Niższe koszty pracy
Krótsza długość biegu
Wyższa powtarzalność
Tłoczenie czteroslizgowe
Cztery slajdy lub wiele slajdów obejmuje wyrównanie poziome i cztery różne slajdy; innymi słowy, do kształtowania przedmiotu obrabianego wykorzystywane są jednocześnie cztery narzędzia. Proces ten umożliwia wykonywanie skomplikowanych cięć i skomplikowanych zagięć w celu opracowania nawet najbardziej skomplikowanych części.
Tłoczenie metali metodą Fourslide może mieć kilka zalet w porównaniu z tradycyjnym tłoczeniem na prasie, co czyni go idealnym wyborem do wielu zastosowań. Niektóre z tych zalet obejmują:
* Wszechstronność w przypadku bardziej złożonych części
*Większa elastyczność w zakresie zmian projektowych
Jak sama nazwa wskazuje, czterosuwak ma cztery prowadnice — co oznacza, że można użyć maksymalnie czterech różnych narzędzi, po jednym na prowadnicę, aby uzyskać wiele zagięć jednocześnie. Gdy materiał jest podawany do czterosuwaka, jest on szybko zaginany przez każdy wał wyposażony w narzędzie.
Głębokie tłoczenie
Głębokie tłoczenie polega na wciągnięciu półwyrobu z blachy do matrycy za pomocą stempla i uformowaniu go w odpowiedni kształt. Metodę tę nazywa się „głębokim tłoczeniem”, gdy głębokość ciągnionej części przekracza jej średnicę. Ten rodzaj formowania idealnie nadaje się do tworzenia komponentów wymagających kilku serii średnic i stanowi opłacalną alternatywę dla procesów toczenia, które zazwyczaj wymagają użycia większej ilości surowców. Typowe zastosowania i produkty wykonane z głębokiego tłoczenia obejmują:
*Części samochodowe
*Części do samolotów
*Przekaźniki elektroniczne
*Naczynia i naczynia kuchenne
Tłoczenie krótkoseryjne
Krótkoseryjne tłoczenie metali wymaga minimalnych początkowych wydatków na narzędzia i może być idealnym rozwiązaniem w przypadku prototypów lub małych projektów. Po utworzeniu półfabrykatu producenci wykorzystują kombinację niestandardowych komponentów narzędzi i wkładek matrycowych do gięcia, dziurkowania lub wiercenia części. Niestandardowe operacje formowania i mniejsze serie mogą skutkować wyższą opłatą za sztukę, ale brak kosztów oprzyrządowania może sprawić, że krótkie serie będą bardziej opłacalne w przypadku wielu projektów, zwłaszcza tych wymagających szybkiej realizacji.
Narzędzia produkcyjne do stemplowania
Produkcja tłoczenia metalu składa się z kilku etapów. Pierwszym krokiem jest zaprojektowanie i wyprodukowanie rzeczywistego narzędzia użytego do stworzenia produktu.
Przyjrzyjmy się, jak tworzone jest to początkowe narzędzie: Układ i projekt taśmy magazynowej: Projektant wykorzystuje ją do zaprojektowania taśmy i określenia wymiarów, tolerancji, kierunku podawania, minimalizacji ilości odpadów i nie tylko.
Obróbka stali narzędziowej i zestawów matryc: CNC zapewnia wyższy poziom precyzji i powtarzalności nawet w przypadku najbardziej skomplikowanych matryc. Sprzęt taki jak 5-osiowe frezarki CNC i wycinarki drutowe EDM mogą przecinać hartowane stale narzędziowe z wyjątkowo wąskimi tolerancjami.
Obróbka wtórna: Obróbka cieplna jest stosowana do części metalowych w celu zwiększenia ich wytrzymałości i zwiększenia trwałości w zastosowaniu. Szlifowanie służy do wykańczania części wymagających wysokiej jakości powierzchni i dokładności wymiarowej.
Drut EDM: Obróbka elektroerozyjna drutu kształtuje materiały metalowe za pomocą naładowanego elektrycznie pasma drutu mosiężnego. Drut EDM może wycinać najbardziej skomplikowane kształty, w tym małe kąty i kontury.
Procesy projektowania tłoczenia metali
Tłoczenie metali to złożony proces, który może obejmować szereg procesów formowania metalu — wykrawanie, wykrawanie, gięcie i przekłuwanie i inne. Wykrawanie: Proces ten polega na wycięciu zgrubnego konturu lub kształtu produktu. Na tym etapie chodzi o minimalizowanie i unikanie zadziorów, które mogą podnieść koszt części i wydłużyć czas realizacji. Na tym etapie określa się średnicę otworu, jego geometrię/zbieżność, odstęp pomiędzy krawędziami otworu i wstawia pierwsze przekłucie.
Gięcie: Projektując zagięcia wytłoczonej części metalowej, ważne jest, aby uwzględnić wystarczającą ilość materiału — pamiętaj o zaprojektowaniu części i jej półwyrobu w taki sposób, aby było wystarczająco dużo materiału do wykonania zagięcia. Kilka ważnych czynników, o których należy pamiętać:
*Jeśli zagięcie zostanie wykonane zbyt blisko otworu, może ulec deformacji.
*Wycięcia i wypustki, a także szczeliny powinny być zaprojektowane o szerokości co najmniej 1,5x grubości materiału. Jeśli zostaną zmniejszone, ich utworzenie może być trudne ze względu na siłę wywieraną na stemple, powodującą ich pękanie.
*Każdy narożnik w pustym projekcie powinien mieć promień stanowiący co najmniej połowę grubości materiału.
*Aby zminimalizować występowanie i intensywność zadziorów, w miarę możliwości należy unikać ostrych narożników i skomplikowanych wycięć. Jeśli nie da się uniknąć takich czynników, pamiętaj o zanotowaniu kierunku zadziorów w swoim projekcie, aby można było je uwzględnić podczas tłoczenia.