Analiza učinkov različnih kovinskih plošč (npr. aluminija, nerjavečega jekla, pocinkane pločevine) na zmogljivost zgibanja in valjanja robov

Postopki zložljivega robljenja so ključni procesi avtomobilske proizvodnje, proizvodnje gospodinjskih aparatov in obdelave natančnih strojev, ki neposredno vplivajo na strukturno trdnost, tesnjenje in kakovost površine izdelka. Zaradi razlik v kristalni strukturi, mehanskih lastnostih in površinskih značilnostih različnih kovinskih materialov so procesne značilnosti očitne v procesu zgibanja in obrobljanja. Na primeru aluminijeve zlitine, nerjavečega jekla in pocinkane jeklene pločevine je sistematično analiziran vpliv njihovih materialnih lastnosti na proces zvijanja in navijanja, glede na inženirski primer pa so predstavljene strategije optimizacije.
1. Mehanizem materialnih lastnosti, ki vplivajo na robni proces
1.1 Značilnosti zgibanja robov aluminijeve zlitine
Aluminijeve zlitine (kot je serija 6016) imajo edinstven rob v robu zaradi nizke meje tečenja (približno 140–180 MPa) in velikega raztezka (več kot ali enako 25 %). S pomočjo analize končnih elementov je tok materiala v območju deformacije enakomeren, porazdelitev tangencialne natezne napetosti je bolj enakomerna kot pri jeklu iz ogljikovega jekla v procesu odpiranja in obračanja robov aluminija 6016, kar učinkovito zmanjša tveganje za razpoke na robovih. Na primer, v procesu zgibanja motorja na dimne pline motorja ima lahko aluminijeva zlitina 6016 mejni faktor obračanja 0,68, kar je 9,7 % višje od mejnega faktorja obračanja jeklene pločevine DC04 (0,62), kar omogoča večjo višino obračanja in bolj zapleteno geometrijo.
Vendar ima visok indeks deformacijske utrjenosti (n vrednost) aluminijeve zlitine (0,2-0,3) večji odboj po zgibanju robov kot pri jeklu. Podatki o meritvah na sprednjem pokrovu električnega avtomobila so pokazali, da ima pregib aluminijastega roba vzmetni kot 3,2 stopinje, kar je 77,8 % več kot enaka debelina jeklene pločevine (1,8 stopinje). Za nadzor odboja je treba sprejeti naslednje ukrepe:
Povečajte polmer robnika (priporočeno r Večje ali enako 0,5t, t je debelina pločevine).
Optimiziran koeficient kompenzacije matrice (K=1.05–1,10).
Izvedite sekundarno kalibracijo.
1.2 Izziv stranskega zgibanja iz nerjavečega jekla
Avstenitno nerjavno jeklo (npr. 304) se sooča z dvema velikima izzivoma pri zgibanju zaradi meje tečenja, ki je večja ali enaka 205 MPa, in relativno nizkega raztezka, večjega ali enakega Večjega ali enakega 40 %:
Razpoke na robovih: visoka trdnost vodi do koncentracije koncentrirane tangencialne natezne napetosti v območju deformacije, rob luknje pa je nagnjen k mikrorazpokam, ko je koeficient obračanja manjši od 0,58. Študija primera podjetja za kuhinjsko opremo kaže, da je imelo nerjavno jeklo 304 stopnjo razpok 12 12 %, ko je imelo višino prirobnice 8 mm, medtem ko je imelo aluminij 6016 stopnjo razpok samo 2 % pod enakimi pogoji.
Utrjevanje ob delu: Ko je vrednost n- 0.3 -0.5, se trdota materiala poveča za 30 %–50 % za prepogibanjem robov, kar močno poveča obrabo kalupa pri kovanju.
Za rešitev problema robov iz nerjavečega jekla inženirske prakse običajno vključujejo:
pre-premer preluknjane luknje se je povečal za 5 %–8 %, da bi nadomestil odboj.
Tekoči dušik je bil uporabljen za zmanjšanje napetosti tečenja materiala.
Koeficient trenja je bil zmanjšan z nano mazivom (μ manj kot ali enako 0,08).
1.3 Značilnosti postopka pocinkane jeklene pločevine.
Na lastnosti zvijanja robov pocinkane jeklene pločevine (npr. DC04+ZE) močno vpliva premaz:
Pocinkana pločevina: Pocinkana pločevina je debela 5 – 10 μm, z močnim oprijemom na podlago. V procesu zvijanja robov se cinkova prevleka deformira v skladu s substrati in je ni enostavno odpasti. Vendar pa je trdota cinkove prevleke (HV 180-220) višja od trdote podlage (HV 140-160), kar povzroči koncentracijo napetosti na ostrih vogalih, ko se robovi zložijo.
Vroče{0}}pocinkana pločevina: z debelino prevleke 20–40 μm in relativno slabo plastičnostjo je cinkova prevleka nagnjena k mrežastim razpokam, ko višina prirobnice preseže 6 mm. Preizkusi enega podjetja za gospodinjske aparate kažejo, da je bila, ko so bila platišča obrnjena do višine 8 mm, toplotno pocinkana plast le 65 le 65-odstotna, medtem ko je bila elektrogalvanizirana pločevina 92-odstotna.
Rešitve za optimizacijo vključujejo:
Nadzorujte hitrost roba (manj kot ali enako 50 mm/s), da zmanjšate luščenje prevleke.
Sprejet je postopek stopenjskega zgibanja (oblikovanje v dveh korakih).
Povečajte kot izolacije (1 stopinja – 2 stopinji), da zmanjšate trenje.
2. Reakcija materiala med trganjem
2.1 Obrobni tlak in deformacija materiala
Obrobni tlak je pomemben kazalnik oblikovanja materiala. Na podlagi simulacijskih podatkov Dynaform:
6016 aluminijeve zlitine pred{1}}pritisk je znašal povprečno 502 N, končni robni tlak pa 1327 N.
Tlak pred zvijanjem jeklene pločevine DC04 je bil v povprečju 860N, končni robni tlak pa je 1852 N.
aluminijeva zlitina zahteva 40–42 % nižji upogibni tlak kot jeklo, predvsem zaradi nizkega elastičnega modula elastičnosti (70GPa proti 70GPa). 210 GPa) in visokega razmerja plastične-deformacije (r vrednost 1,2: 0,8).
2.2 Nadzor učinka valovanja
Meja tečenja materiala neposredno vpliva na kakovost površine po zvijanju. 6016 aluminijeve zlitine z mejo tečenja 140 MPa in višino valov 0,15 mm po zvijanju, kar je 53 % nižje od višine valov (0,32 mm) jeklene pločevine DC04 pri enaki sili zvijanja. Zaradi tega je idealen za obloge zunanjih plošč avtomobilov. Površinska hrapavost obrobljenih delov iz aluminijeve zlitine lahko doseže 0,8 μm, kar izpolnjuje zahteve za površino razreda A-razreda-modelov višjega razreda.
2.3 Upravljanje zamikov
V procesu zvijanja (vdolbine) mora biti količina materiala, ki teče v prirobnico, strogo nadzorovana. 6016 vdolbina aluminijeve zlitine je 15 %–20 % večja od vdolbine jeklene plošče. Če procesni parametri niso pravilno nadzorovani, lahko povzročijo:
Nepopolno robljenje (odmik > 0,1 mm).
Koncentracija robnih napetosti (ki vodi do razpok zaradi utrujenosti).
Avtomobilsko podjetje nadzoruje vdolbine do 0,3 mm z:
segmentiran nadzor tlaka (začetni tlak zmanjšan za 30 %) se uporablja za predhodno kodranje.
Poveča dolžino bivanja (z 2 na 4 ss) med končnim šivanjem.
Optimizirajte oddaljenost matrice (1,1 t v primerjavi s
3. Inženirska praksa izbire materialov in optimizacije procesov
3.1 Študija primera: avtomobilske karoserijske plošče
Nova zunanja plošča sprednjega pokrova avtomobila uporablja aluminij 6016, ki nadomesti tradicionalni jekleni material, uresničuje izboljšave kakovosti z naslednjimi procesnimi inovacijami:
Predobdelava materiala: Toplotna obdelava T4 (obdelava z raztopino + naravno staranje) je povzročila kontrolo tečenja 160 MPa in povečanje raztezka na 28 %.
Oblikovanje matrice: Zmanjšanje trenja in podaljšanje življenjske dobe matrice s 50.000 na 200.000 tednov z DLC prevleko (trdota HV2500).
Nadzor procesa: Namestite tlačne senzorje (natančnost ±1 N), prilagodite silo kodranja v realnem času in nadzorujte višino valov v območju ±0,05 mm.
3.2 Študija primera: notranja obloga gospodinjskih aparatov iz nerjavečega jekla
Vrhunska-obloga hladilnika iz nerjavečega jekla 304 lahko reši problem pokanja robov hladilnika z:
Nadgradnja mazanja: Koeficient trenja je zmanjšan z 0,2 na 0,06 z uporabo nano-maziva, ki-vsebuje grafen.
Izboljšanje postopka: uporaba ``pred-žigosanja → kriogeno zgibanje → obdelava z žarjenjem" v treh-stopenjskih postopkih za povečanje višine roba s 6 mm na 10 mm.
Optimizacija matrice: povečajte polmer luknjanja prirobnice z 0,3 t na 0,5 t in zmanjšajte stopnjo razpok z 8 % na 0,5 %.
3.3 Študija primera: pocinkana jeklena pločevina za gradbene konstrukcije
Pri inženiringu jeklene konstrukcije vroče{0}}pocinkane pločevine za izdelavo strešnikov je problem luščenja cinkove prevleke v procesu zlaganja stene rešen z naslednjimi ukrepi:
Nadzor prevleke: Zmanjšajte debelino prevleke s 30 mikronov na 20 mikronov, da uravnotežite odpornost proti koroziji in oblikovanje.
Parametri procesa: Zmanjšana hitrost roba z 80 mm/s na 40 mm/s in povečan čas zadrževanja z 1 s na 3 s.
Naknadna-obdelava: povečano vbrizgavanje peletov (Almenova intenzivnost 0,15 A) za odstranitev preostale napetosti zaradi zgibanja robov.
4. Prihodnji razvojni trendi in izzivi
Naraščajoče povpraševanje po lahkih aluminijevih zlitinah (kot je serija 7075) in naprednem -jeklu z visoko trdnostjo (kot je DP980) je povzročilo vse več aplikacij, kar predstavlja nove izzive za postopke robljenja in kodranja:
-Aluminijeve zlitine visoke trdnosti: meja tečenja nad 500 MPa zahteva razvoj postopkov termičnega oblikovanja (150–250 stopinj), da se zmanjša odpornost proti deformacijam.
Tretja{0}}jekla visoke{1}}trdnosti: samo 10 %–15 % zahteva hidravlično oblikovanje v kombinaciji z lokalnimi tehnikami ogrevanja.
Kompoziti: Težave z mejno vezjo med različnimi materiali je treba rešiti v stranskem pregibu jeklene-aluminijeve kompozitne plošče.
Zaključek:
Različne kovinske plošče se zelo razlikujejo glede na proces zgibanja in robljenja: aluminijeva zlitina je prednostni material za zunanje plošče zaradi nizke meje tečenja in velikega raztezka, vendar zahteva strog nadzor odboja in vdolbine; nerjaveče jeklo zahteva nadgradnjo mazanja in inovacije postopkov za odpravljanje razpok; pocinkana jeklena pločevina zahteva uravnoteženost debeline prevleke in možnosti oblikovanja. V prihodnosti bo z razvojem znanosti o materialih in tehnologije oblikovanja postopek zgibanja in zvijanja več-materialne hibridne avtomobilske karoserije postal vroča tema, kar zahteva skupne inovacije pri oblikovanju materialov, optimizaciji kalupov in nadzoru procesov.