Anàlisi dels efectes de diferents làmines metàl·liques (p. ex., alumini, acer inoxidable, xapa galvanitzada) sobre el rendiment de plegat i rodatge de vores

Els processos de plegat són un procés bàsic de fabricació d'automòbils, producció d'electrodomèstics i processament de maquinària de precisió, que influeix directament en la resistència estructural, el rendiment de segellat i la qualitat de la superfície del producte. A causa de les diferències en l'estructura del cristall, les propietats mecàniques i les característiques superficials dels diferents materials metàl·lics, les característiques del procés són òbvies en el procés de plegat i serrell. Prenent com a exemple l'aliatge d'alumini, l'acer inoxidable i la xapa d'acer galvanitzat, s'analitza sistemàticament la influència de les seves propietats materials en el procés de plegat i bobinat, i es proposen estratègies d'optimització segons l'exemple d'enginyeria.
1. Mecanisme de les característiques del material que influeixen en el procés de franges
1.1 Característiques de plegat de vora de l'aliatge d'alumini
Els aliatges d'alumini (com la sèrie 6016) tenen una vora única a la vora a causa de la baixa resistència a la fluència (aproximadament 140-180 MPa) i un gran allargament (superior o igual al 25%). Mitjançant l'anàlisi d'elements finits, el flux de material a la zona de deformació és uniforme, la distribució tangencial de la distribució de l'esforç de tracció és més uniforme que l'acer d'acer al carboni en el procés d'obrir i girar les vores de l'alumini 6016, reduint eficaçment el risc d'esquerdes de vora. Per exemple, en el procés de plegat d'un motor de gasos de combustió, l'aliatge d'alumini 6016 pot tenir un factor de gir límit de 0,68, un 9,7% superior al factor de gir límit de xapa d'acer DC04 (0,62), permetent una major alçada de gir i una geometria més complexa.
Tanmateix, l'alt índex d'enduriment per deformació (valor n) de l'aliatge d'alumini (0,2-0,3) dóna com a resultat un major rebot després del plegat de les vores que l'acer. Les dades de mesura de la coberta frontal del cotxe elèctric van mostrar que el plec de la vora d'alumini tenia un angle de retorn elàstic de 3,2 graus, un 77,8% més gran que el mateix gruix de les xapes d'acer (1,8 graus). Per controlar el rebot, s'han de prendre les mesures següents:
Augmenteu el radi del filet de brides (recomanat r Major o igual a 0,5 t, t és el gruix de la làmina).
Coeficient de compensació de matriu optimitzat (K=1.05–1,10).
Implementar el calibratge secundari.
1.2 Repte de plec lateral d'acer inoxidable
L'acer inoxidable austenític (p. ex. 304) s'enfronta a dos reptes importants en el plegat a causa de la resistència a la fluència Major o igual a 205 MPa i un allargament relativament baix Major o igual a Major o igual al 40%:
Fissures de vora: l'alta resistència condueix a una concentració d'esforç de tracció tangencial concentrat a la zona de deformació, i la vora del forat és propensa a microesquerdes quan el coeficient de gir és inferior a 0,58. Un estudi de cas d'una empresa d'equips de cuina mostra que l'acer inoxidable 304 tenia una taxa d'esquerdes del 12 12% quan tenia una alçada de brida de 8 mm, mentre que l'alumini 6016 tenia una taxa d'esquerdes de només un 2% en les mateixes condicions.
Enduriment per treball: quan el valor n- és 0.3 -0.5, la duresa del material augmenta entre un 30% i un 50% després del plegat de les vores, augmentant molt el desgast del motlle a la forja de matrius.
Per resoldre el problema de la vora d'acer inoxidable, les pràctiques d'enginyeria solen incloure:
el diàmetre del forat pre-perforat va augmentar entre un 5% i un 8% per compensar el rebot.
Es va utilitzar nitrogen líquid per reduir l'estrès del flux del material.
El coeficient de fricció es va reduir amb nanolubricant (μ Menor o igual a 0,08).
1.3 Característiques del procés de la xapa d'acer galvanitzat.
Les propietats de plegat de vora de la xapa d'acer galvanitzat (per exemple, DC04+ZE) estan molt influenciades pel recobriment:
Xapa galvanitzada: La xapa galvanitzada té un gruix de 5 a 10 μm, amb una forta adhesió als substrats. En el procés de plegat de vora, el recobriment de zinc es deforma sincronitzat amb els substrats i no és fàcil de caure. Tanmateix, la duresa del recobriment de zinc (HV 180-220) és superior a la del substrat (HV 140-160), donant lloc a una concentració de tensió a les cantonades afilades quan es pleguen les vores.
Xapa galvanitzada en calent-immersió: amb un gruix de recobriment de 20 a 40 μm i una plasticitat relativament pobra, el recobriment de zinc és propens a trencar-se la xarxa quan l'alçada de la brida supera els 6 mm. Les proves d'una empresa d'electrodomèstics mostren que quan les llandes es van girar fins a 8 mm d'alçada, la capa galvanitzada tèrmica només tenia una taxa del 65%, mentre que la xapa electrogalvanitzada estava completa al 92%.
Les solucions d'optimització inclouen:
Controleu la velocitat de la vora (menys o igual a 50 mm/s) per reduir la descamació del recobriment.
S'adopta el procés de plegat per passos (formació en dos passos).
Augmenteu l'angle de desmuntatge (1 grau -2 graus) per reduir la fricció.
2. Reacció del material durant l'esquinçament
2.1 Pressió d'encaix i deformació del material
La pressió de doblat és un índex important de conformabilitat del material. Basat en dades de simulació de Dynaform:
La pressió pre-de l'aliatge d'alumini 6016 va ser de 502 N de mitjana i la pressió final de tancament és de 1.327 N.
La pressió prèvia al rodet de la xapa d'acer DC04 va tenir una mitjana de 860N i la pressió final de tancament és de 1.852 N.
L'aliatge d'alumini requereix una pressió de flexió entre un 40% i un 42% més baixa que l'acer, principalment a causa del seu baix mòdul elàstic d'elasticitat (70GPa vs 70GPa). 210 GPa) i una alta relació de deformació-de plàstic (valor r 1,2: 0,8).
2.2 Control de l'efecte d'ona
La resistència a la fluència del material afecta directament la qualitat de la superfície després que l'aliatge d'alumini{0}} arrissat tingui una resistència a la fluència de 140 MPa i una alçada d'ona de 0,15 mm després de l'encrespament, que és un 53% més baixa que l'altura d'ona- (0,32 mm) de la xapa d'acer DC04 sota la mateixa força de ondulació. Això el fa ideal per als panells de tancament de panells exteriors d'automòbils. La rugositat de la superfície de les peces de vora d'aliatge d'alumini pot arribar als 0,8 μm, la qual cosa compleix els requisits de la superfície de classe A-de models-de gamma alta.
2.3 Gestió de sagnats
En el procés d'enrotllament (sagnat), la quantitat de material que flueix a la brida s'ha de controlar estrictament. 6016 la sagnat d'aliatge d'alumini és un 15%-20% més gran que la sagnat de la placa d'acer. Si els paràmetres del procés no es controlen correctament, poden provocar:
Doblat incomplet (espai lliure > 0,1 mm).
Concentració de tensió de vora (que condueix a esquerdes de fatiga).
Una empresa d'automòbils controla les sagnies fins a 0,3 mm mitjançant:
El control de pressió segmentat (pressió inicial reduïda en un 30%) s'utilitza per al precurling.
Augmenta la durada de l'estada (de 2 a 4 ss) durant el doblet final.
Optimitzar l'eliminació de matrius (1,1 t vs.
3. Pràctica d'Enginyeria de Selecció de Materials i Optimització de Processos
3.1 Cas pràctic: Panells de carrosseria d'automoció
La nova placa exterior de la coberta frontal del cotxe utilitza material d'alumini 6016 per substituir el material tradicional d'acer, realitza millores de qualitat mitjançant les innovacions de procés següents:
Pretractament del material: El tractament tèrmic T4 (tractament amb solució + envelliment natural) va donar com a resultat un control de rendiment de 160 MPa i un augment de l'allargament fins al 28%.
Disseny de matriu: reducció de la fricció i ampliació de la vida útil de la matriu de 50.000 a 200.000 setmanes amb recobriment DLC (duresa HV2500).
Monitorització de processos: instal·leu sensors de pressió (precisió ±1 N), ajusteu la força de ondulació en temps real i controleu l'alçada de l'ona en un rang de ±0,05 mm.
3.2 Cas pràctic: revestiment interior d'acer inoxidable d'electrodomèstics
El revestiment de la nevera-de gamma alta, fet d'acer inoxidable 304, pot resoldre el problema de l'esquerda de la vora del refrigerador mitjançant:
Actualització de la lubricació: el coeficient de fricció es redueix de 0,2 a 0,06 amb grafè-que conté nano-lubricant.
Millora del procés: utilitzant el procés de tres passos ``pre-estampat → plegat criogènic → tractament de recuit" per augmentar l'alçada de la vora de 6 mm a 10 mm.
Optimització de la matriu: augmenta el filet de punxó del radi de la brida de 0,3 t a 0,5 t i redueix la taxa d'esquerda del 8% al 0,5%.
3.3 Cas pràctic: xapa d'acer galvanitzat per a estructures d'edificació
En l'enginyeria d'estructures d'acer de xapa galvanitzada en calent-per fer teules, el problema de pelat del recobriment de zinc en el procés de plegat de paret es resol amb les mesures següents:
Control del recobriment: redueix el gruix del recobriment de 30 micres a 20 micres per equilibrar la resistència a la corrosió i la conformació.
Paràmetres del procés: reducció de la velocitat del dobladillo de 80 mm/s a 40 mm/s i augment del temps de permanència d'1 s a 3 s.
Post{0}}tractament: augment de pellets d'injecció (intensitat d'Almen 0,15 A) per eliminar l'estrès residual del plegat de la vora.
4. Desenvolupament futur Tendències i reptes
La creixent demanda d'aliatges d'alumini lleugers (com la sèrie 7075) i d'acers avançats-d'alta resistència (com ara DP980) ha donat lloc a un augment d'aplicacions, plantejant nous reptes als processos de doblat i arrissat:
Aliatges d'alumini d'alta -resistència: els límits de fluència superiors a 500 MPa requereixen el desenvolupament de processos d'emmotllament tèrmic (150-250 graus) per reduir la resistència a la deformació.
Acers d'alta-generació d'alta-resistència: només entre un 10% i un 15%, requereixen conformació hidràulica en combinació amb tècniques de calefacció locals.
Composites: els problemes d'enllaç interfacial entre materials diferents s'han de resoldre al plec lateral de la placa composta d'acer{0}}alumini.
Conclusió:
Les diferents làmines metàl·liques varien molt en el procés de plegat i vora: l'aliatge d'alumini és el material preferit per a les plaques externes a causa de la baixa resistència a la fluència i l'alt allargament, però requereix un control estricte de rebot i sagnat; l'acer inoxidable requereix actualitzacions de lubricació i innovacions de procés per abordar l'esquerdament; La xapa d'acer galvanitzat requereix un equilibri entre el gruix del recobriment i la conformabilitat. En el futur, amb el desenvolupament de la ciència dels materials i la tecnologia de conformació, el procés de plegat i enrotllament de la carrosseria d'automòbil híbrid multi-material es convertirà en un tema candent, que requereix innovació col·laborativa en disseny de materials, optimització de motlles i control de processos.