Analiza utjecaja različitih metalnih limova (npr. aluminija, nehrđajućeg čelika, pocinčanog lima) na performanse savijanja ivica i valjanja

Procesi presavijanja su osnovni proces proizvodnje automobila, proizvodnje kućanskih aparata i precizne mašinske obrade, koji direktno utiče na strukturnu čvrstoću, performanse zaptivanja i kvalitet površine proizvoda. Zbog razlika u kristalnoj strukturi, mehaničkim svojstvima i površinskim karakteristikama različitih metalnih materijala, karakteristike procesa su očigledne u procesu savijanja i resa. Uzimajući za primjere legure aluminija, nehrđajućeg čelika i pocinčanog čeličnog lima, sustavno se analizira utjecaj njihovih materijalnih svojstava na proces savijanja i namotavanja, te se prema inženjerskom primjeru izlažu strategije optimizacije.
1. Mehanizam karakteristika materijala koji utječu na rubni proces
1.1 Karakteristike savijanja ivica legure aluminijuma
Aluminijske legure (kao što je serija 6016) imaju jedinstvenu ivicu na rubu zbog niske granice popuštanja (približno 140–180 MPa) i visokog istezanja (veće ili jednako 25%). Pomoću analize konačnih elemenata, protok materijala u zoni deformacije je ujednačen, tangencijalna raspodjela vlačnog naprezanja je ravnomjernija od čelika od ugljičnog čelika u procesu otvaranja i okretanja rubova 6016 aluminija, efektivno smanjujući rizik od pucanja rubova. Na primjer, u procesu savijanja motora na dimni plin, 6016 aluminijska legura može imati granični faktor okretanja od 0,68, 9,7% veći od DC04 graničnog faktora okretanja čeličnog lima (0,62), što omogućava veću visinu okretanja i složeniju geometriju.
Međutim, visoki indeks otvrdnjavanja deformacijom (n vrijednost) legure aluminija (0,2-0,3) rezultira većim odskokom nakon savijanja rubova od čelika. Podaci mjerenja s prednjeg poklopca električnog automobila pokazali su da je aluminijski ivični pregib imao ugao povratnog opruge od 3,2 stepena, 77,8% veći od iste debljine čeličnih limova (1,8 stepeni). Da biste kontrolisali odbijanje, potrebno je poduzeti sljedeće mjere:
Povećajte polumjer prirubnice (preporučeno r Veće ili jednako 0,5t, t je debljina lima).
Optimizirani koeficijent kompenzacije matrice (K=1.05–1,10).
Provedite sekundarnu kalibraciju.
1.2 Izazov za bočno preklapanje od nerđajućeg čelika
Austenitni nehrđajući čelik (npr. 304) suočava se s dva glavna izazova u savijanju zbog granice popuštanja veće ili jednake 205 MPa i relativno malog istezanja većeg ili jednakog većem ili jednakom 40%:
Pukotine na rubu: visoka čvrstoća dovodi do koncentracije koncentriranog tangencijalnog vlačnog naprezanja u zoni deformacije, a rub rupe je sklon mikropukotinama kada je koeficijent okretanja manji od 0,58. Studija slučaja kompanije za kuhinjsku opremu pokazuje da je nerđajući čelik 304 imao stopu pucanja 12 12% kada je imao 8 mm visine prirubnice, dok je 6016 aluminijum imao stopu pucanja od samo 2% pod istim uslovima.
Radno očvršćavanje: Kada je n-vrijednost 0.3 -0.5, tvrdoća materijala se povećava za 30%–50% iza savijanja ivica, što značajno povećava habanje kalupa u kovanju.
Da bi se riješio problem ruba od nehrđajućeg čelika, inženjerske prakse obično uključuju:
pre-prečnik probušene rupe je povećan za 5%–8% da bi se kompenzirao odskok.
Tečni dušik je korišten za smanjenje naprezanja protoka materijala.
Koeficijent trenja je smanjen nano mazivom (μ Manji ili jednak 0,08).
1.3 Procesne karakteristike pocinčanog čeličnog lima.
Na svojstva savijanja rubova pocinčanog čeličnog lima (npr. DC04+ZE) snažno utiče premaz:
Pocinčani lim: Pocinčani lim je debljine 5 – 10 μm, sa jakim prianjanjem na podloge. U procesu savijanja rubova, premaz cinka se deformira u skladu s podlogama i nije lako otpasti. Međutim, tvrdoća cinkanog premaza (HV 180-220) je veća od tvrdoće podloge (HV 140-160), što rezultira koncentracijom naprezanja na oštrim uglovima kada se ivice savijaju.
Vruće-pocinčani lim: Sa debljinom premaza od 20-40 μm i relativno slabom plastičnošću, premaz cinka je sklon pucanju mreže kada visina prirubnice prelazi 6 mm. Testovi jedne kompanije za proizvodnju kućnih aparata pokazuju da kada su felge podignute do visine od 8 mm, termički pocinčani sloj je bio samo 65, samo 65%, dok je elektrogalvanizirani lim bio 92% kompletan.
Rješenja za optimizaciju uključuju:
Kontrolirajte brzinu ruba (manje ili jednako 50 mm/s) kako biste smanjili ljuštenje premaza.
Usvojen je postupni proces savijanja (formiranje u dva koraka).
Povećajte ugao skidanja (1 stepen – 2 stepena) da smanjite trenje.
2. Reakcija materijala tokom cijepanja
2.1 Pritisak šivanja i deformacija materijala
Pritisak obrubljivanja važan je pokazatelj formabilnosti materijala. Na osnovu podataka Dynaform simulacije:
6016 aluminijumske legure pripremni{1}}pritisak u prosjeku iznosi 502 N, a konačni pritisak savijanja je 1,327 N.
Pritisak pred valjanjem čeličnog lima DC04 iznosio je u prosjeku 860N, a konačni pritisak savijanja je 1,852 N.
aluminijumska legura zahtijeva 40%-42% niži pritisak savijanja od čelika, uglavnom zbog niskog modula elastičnosti elastičnosti (70GPa prema 70GPa). 210 GPa) i visokog plastičnog-odnosa deformacije (r vrijednost 1,2:0,8).
2.2 Kontrola talasnog efekta
Granica tečenja materijala direktno utiče na kvalitet površine nakon što legura aluminijuma za uvijanje. 6016 ima granicu tečenja od 140 MPa i visinu talasa od 0,15 mm nakon uvijanja, što je 53% niže od visine talasa-(0,32 mm) čeličnog lima DC04 pod istom silom uvijanja. To ga čini idealnim za oblaganje vanjskih panela automobila. Površinska hrapavost dijelova za rubove od aluminijske legure može doseći 0,8 μm, što zadovoljava zahtjeve A-površine klase vrhunskih{11}}modela.
2.3 Upravljanje udubljenjima
U procesu uvijanja (udubljenja), količina materijala koji teče u prirubnicu mora biti strogo kontrolisana. 6016 udubljenje aluminijumske legure je 15%–20% veće od udubljenja čelične ploče. Ako parametri procesa nisu pravilno kontrolirani, mogu dovesti do:
Nepotpuni porub (razmak > 0,1 mm).
Koncentracija ivičnog naprezanja (što dovodi do zamornih pukotina).
Automobilska kompanija kontroliše udubljenja do 0,3 mm:
segmentirana kontrola pritiska (početni pritisak smanjen za 30%) se koristi za preduvijanje.
Povećava dužinu zadržavanja (sa 2 na 4 ss) tokom završnog šivanja.
Optimizirajte razmak matrice (1,1t u odnosu na
3. Inženjerska praksa odabira materijala i optimizacije procesa
3.1 Studija slučaja: Paneli karoserije automobila
Nova vanjska ploča prednjeg poklopca automobila koristi 6016 aluminijski materijal za zamjenu tradicionalnog čeličnog materijala, ostvaruje poboljšanja kvaliteta kroz sljedeće inovacije u procesu:
Predobrada materijala: T4 termička obrada (obrada rastvorom + prirodno starenje) rezultirala je kontrolom prinosa od 160 MPa i povećanjem istezanja na 28%.
Dizajn matrice: Smanjenje trenja i produženje vijeka trajanja kalupa sa 50.000 na 200.000 sedmica sa DLC premazom (tvrdoća HV2500).
Praćenje procesa: Instalirajte senzore pritiska (preciznost ±1 N), podesite silu uvijanja u realnom vremenu i kontrolišete visinu talasa u opsegu ±0,05 mm.
3.2 Studija slučaja: unutrašnja obloga kućanskih aparata od nehrđajućeg čelika
Vrhunska{0}}obloga hladnjaka, napravljena od nehrđajućeg čelika 304, može riješiti problem pucanja ivica hladnjaka na sljedeći način:
Nadogradnja podmazivanja: Koeficijent trenja je smanjen sa 0,2 na 0,06 korištenjem grafena-koji sadrži nano{3}}podmazivanje.
Poboljšanje procesa: korištenje ``pre-utiskivanja → kriogeno savijanje → tretman žarenjem"tri-procesa za povećanje visine ruba sa 6 mm na 10 mm.
Optimizacija matrice: povećajte poluprečnik prirubnice sa 0,3t na 0,5t i smanjite stopu pucanja sa 8% na 0,5%.
3.3 Studija slučaja: pocinčani čelični lim za građevinske konstrukcije
U inženjerstvu čeličnih konstrukcija vruće{0}}pocinkovanog lima za izradu crijepa, problem ljuštenja cinkanog premaza u procesu savijanja zidova rješava se sljedećim mjerama:
Kontrola premaza: Smanjite debljinu premaza sa 30 mikrona na 20 mikrona kako biste uravnotežili otpornost na koroziju i oblikovanje.
Parametri procesa: Smanjena brzina ruba sa 80mm/s na 40mm/s i povećano vreme zadržavanja sa 1s na 3s.
Naknadni{0}}tretman: Povećano ubrizgavanje peleta (Almen intenzitet 0,15A) za uklanjanje zaostalog naprezanja od savijanja ivica.
4. Budući razvojni trendovi i izazovi
Povećana potražnja za laganim aluminijskim legurama (kao što je serija 7075) i naprednim čelikom visoke{1}}čvrstoće (kao što je DP980) dovela je do sve veće primjene, postavljajući nove izazove za procese rubova i uvijanja:
Aluminijske legure visoke{0}}vrste: jačine tečenja veće od 500 MPa zahtijevaju razvoj procesa termičkog oblikovanja (150–250 stepeni) kako bi se smanjila otpornost na deformaciju.
Treća-Generacija visoke-čelike: samo 10%–15%, zahtijeva hidrauličko oblikovanje u kombinaciji sa lokalnim tehnikama grijanja.
Kompoziti: Problemi međufaznog povezivanja između različitih materijala moraju se riješiti u bočnom pregibu čelične{0}}aluminijske kompozitne ploče.
zaključak:
Različiti metalni limovi se uvelike razlikuju u procesu savijanja i ivica: aluminijska legura je poželjan materijal za vanjske ploče zbog niske čvrstoće popuštanja i velikog izduženja, ali zahtijeva strogu kontrolu odbijanja i udubljenja; nehrđajući čelik zahtijeva nadogradnju podmazivanja i procesne inovacije za rješavanje pukotina; pocinčani čelični lim zahtijeva ravnotežu debljine premaza i mogućnosti oblikovanja. U budućnosti, s razvojem nauke o materijalima i tehnologije oblikovanja, proces savijanja i uvijanja hibridne karoserije automobila od više materijala postat će vruća tema, što zahtijeva kolaborativne inovacije u dizajnu materijala, optimizaciji kalupa i kontroli procesa.