Különböző fémlemezek (pl. alumínium, rozsdamentes acél, horganyzott lemez) élhajlítási és hengerlési teljesítményre gyakorolt ​​hatásának elemzése

Az összecsukható szegélyezési eljárások az autógyártás, a háztartási gépgyártás és a precíziós gépi feldolgozás alapvető folyamatai, amelyek közvetlenül befolyásolják a termék szerkezeti szilárdságát, tömítési teljesítményét és felületi minőségét. A különböző fémanyagok kristályszerkezetének, mechanikai tulajdonságainak és felületi jellemzőinek különbségei miatt a folyamat jellemzői nyilvánvalóak a hajtogatás és a rojtozás folyamatában. Példaként az alumíniumötvözetet, a rozsdamentes acélt és a horganyzott acéllemezt véve szisztematikusan elemzik ezek anyagtulajdonságait a hajtogatási és tekercselési folyamatra, és a mérnöki példa szerint előterjesztik az optimalizálási stratégiákat.
1. A peremfolyamatot befolyásoló anyagjellemzők mechanizmusa
1.1 Alumíniumötvözet élhajlítási jellemzői
Az alumíniumötvözetek (például a 6016-os sorozat) egyedülálló éllel rendelkeznek az alacsony folyáshatár (körülbelül 140–180 MPa) és a nagy nyúlás (25% vagy annál nagyobb) miatt. A végeselemes analízis révén az anyagáramlás a deformációs zónában egyenletes, a tangenciális húzófeszültség-eloszlás egyenletesebb, mint a szénacél acélé a 6016-os alumínium éleinek nyitása és elfordítása során, hatékonyan csökkentve az élrepedés kockázatát. Például egy motoros füstgázmotor hajtogatási folyamatában a 6016 alumíniumötvözet határelfordulási tényezője 0,68 lehet, ami 9,7%-kal magasabb, mint a DC04 acéllemez határelfordulási tényezője (0,62), ami nagyobb fordulási magasságot és bonyolultabb geometriát tesz lehetővé.
Azonban az alumíniumötvözet magas alakváltozási keménységi indexe (n értéke) (0,2-0,3) nagyobb visszapattanást eredményez élhajlítás után, mint az acél. Az elektromos autó elülső borításának mérési adatai szerint az alumínium élhajtás 3,2 fokos visszafutási szöggel rendelkezik, ami 77,8%-kal magasabb, mint az azonos vastagságú acéllemezek (1,8 fok). A visszapattanás ellenőrzése érdekében a következő intézkedéseket kell tenni:
Növelje a peremléc sugarát (ajánlott r 0,5 t vagy annál nagyobb, t a lemez vastagsága).
Optimalizált szerszámkompenzációs együttható (K=1.05–1,10).
Végezze el a másodlagos kalibrálást.
1.2 Rozsdamentes acél oldalsó hajtogatási kihívás
Az ausztenites rozsdamentes acél (pl. 304) két fő kihívással néz szembe a hajtogatás során a 205 MPa vagy annál nagyobb folyási szilárdság és a viszonylag kis nyúlás miatt: 40% vagy nagyobb, vagy egyenlő:
Élrepedés: a nagy szilárdság koncentrált tangenciális húzófeszültség koncentrációjához vezet a deformációs zónában, és a furat széle hajlamos mikrorepedésre, ha az elfordulási együttható kisebb, mint 0,58. Egy konyhai berendezéseket gyártó cég esettanulmánya azt mutatja, hogy a 304-es rozsdamentes acél repedési aránya 12 12% volt, amikor 8 mm-es peremmagassággal rendelkezett, míg a 6016-os alumínium repedési aránya csak 2% volt azonos körülmények között.
Megmunkálási keményedés: Ha az n-érték 0.3 -0.5, az anyag keménysége 30–50%-kal növekszik az élhajlítás mögött, ami nagymértékben növeli a szerszámkopást a kovácsolás során.
A rozsdamentes acél szegély problémájának megoldása érdekében a mérnöki gyakorlat általában a következőket tartalmazza:
az elő-lyukasztott lyuk átmérője 5–8%-kal nőtt, hogy kompenzálja a visszapattanást.
Az anyag áramlási feszültségének csökkentésére folyékony nitrogént használtak.
A súrlódási együtthatót nano kenőanyag csökkentette (μ 0,08 vagy annál kisebb).
1.3 A horganyzott acéllemez feldolgozási jellemzői.
A horganyzott acéllemez (pl. DC04+ZE) élhajlítási tulajdonságait erősen befolyásolja a bevonat:
Horganyzott lemez: A horganyzott lemez 5-10 μm vastag, erősen tapad az aljzatokhoz. Az élhajlítás során a cinkbevonat az aljzatokkal szinkronban deformálódik, és nem esik le könnyen. Azonban a cinkbevonat keménysége (HV 180-220) nagyobb, mint az aljzaté (HV 140-160), ami az éles sarkoknál a feszültségkoncentrációt eredményezi, amikor az élek összehajtódnak.
Tűzihorganyzott lemez: 20–40 μm vastagságú bevonattal és viszonylag gyenge plaszticitással a cinkbevonat hajlamos a hálózati repedésekre, ha a karima magassága meghaladja a 6 mm-t. Az egyik háztartási gépeket gyártó cég tesztjei azt mutatják, hogy amikor a felnik 8 mm-re magasra lettek csavarva, a hőhorganyzott réteg csak 65%-ban, csak 65%-ban, míg az elektrogalvanizált lemez 92%-ban készült el.
Az optimalizálási megoldások a következők:
Szabályozza a szegélysebességet (50 mm/s vagy annál kisebb), hogy csökkentse a bevonat leválását.
A lépéses hajtogatási folyamatot alkalmazzák (két lépésben).
Növelje a csupaszítási szöget (1 fok – 2 fok), hogy csökkentse a súrlódást.
2. Az anyag reakciója a hasítás során
2.1 A szegésnyomás és az anyag deformációja
A szegélynyomás az anyag alakíthatóságának fontos mutatója. Dynaform szimulációs adatok alapján:
A 6016 alumíniumötvözet előtekercs{1}}nyomása átlagosan 502 N, a végső szegésnyomás pedig 1327 N.
A DC04-es acéllemez előhengerlési nyomása átlagosan 860N, a végső szegési nyomás pedig 1852 N.
Az alumíniumötvözet 40–42%-kal kisebb hajlítási nyomást igényel, mint az acél, főként alacsony rugalmassági modulusa (70GPa vs 70GPa). 210 GPa) és magas képlékeny-nyúlási aránya (r-érték 1,2:0,8) miatt.
2.2 Hullámhatás szabályozás
Az anyag folyáshatára közvetlenül befolyásolja a felület minőségét, miután a hullámos . 6016 alumíniumötvözet folyáshatára 140 MPa, hullámmagassága pedig 0,15 mm hullámosítás után, ami 53%-kal alacsonyabb, mint a DC04 acéllemez hullámmagassága (0,32 mm) azonos hullámosító erő mellett. Ez ideálissá teszi az autók külső paneleinek szegélyezéséhez. Az alumíniumötvözet szegélyezett részek felületi érdessége elérheti a 0,8 μm-t, ami megfelel az A-Csúcskategóriás{11}}modellek felületének követelményeinek.
2.3 Behúzáskezelés
A hullámosítási (benyomódási) folyamat során szigorúan ellenőrizni kell a karimába áramló anyag mennyiségét. 6016 az alumíniumötvözet bemélyedése 15–20%-kal nagyobb, mint az acéllemez bemélyedése. Ha a folyamatparamétereket nem megfelelően szabályozzák, az a következőkhöz vezethet:
Hiányos szegés (hézag > 0,1 mm).
Élfeszültség-koncentráció (kifáradási repedésekhez vezet).
Egy autógyártó cég 0,3 mm-es pontossággal szabályozza a bemélyedéseket:
szegmentált nyomásszabályozást (a kezdeti nyomás 30%-kal csökkentve) használunk az előgöndörítéshez.
Megnöveli a tartózkodási időt (2-ről 4 másodpercre) az utolsó szegés során.
Optimalizálja a szerszámhézagot (1,1 t vs.
3. Anyagkiválasztás és folyamatoptimalizálás mérnöki gyakorlata
3.1 Esettanulmány: Autókarosszéria panelek
Az új autó első burkolatának külső lemeze 6016-os alumíniumanyagot használ a hagyományos acélanyag helyettesítésére, minőségi javulást valósít meg a következő technológiai innovációkkal:
Anyagelőkezelés: A T4 hőkezelés (oldatkezelés + természetes öregedés) 160 MPa hozamszabályozást és 28%-os nyúlásnövekedést eredményezett.
A szerszám kialakítása: A súrlódás csökkentése és a szerszám élettartamának meghosszabbítása 50 000 hétről 200 000 hétre DLC bevonattal (HV2500 keménység).
Folyamatfigyelés: Szereljen be nyomásérzékelőket (±1 N pontosság), állítsa be a hullámosító erőt valós időben, és állítsa be a hullámmagasságot ±0,05 mm tartományban.
3.2 Esettanulmány: háztartási készülékek rozsdamentes, rozsdamentes acél belső burkolata
A 304-es rozsdamentes acélból készült, csúcsminőségű-hűtőszekrény béléssel meg tudja oldani a hűtőszekrény élének repedésének problémáját:
Kenés frissítése: A súrlódási együttható 0,2-ről 0,06-ra csökkent grafén-tartalmú nano-kenőanyag használatával.
Folyamatjavítás: ``elő-bélyegzés → kriogén hajtogatás → izzítási kezelés"három-lépéses eljárás az élmagasság 6 mm-ről 10 mm-re történő növelésére.
A vágószerszám optimalizálás: növelje a peremezési sugarú lyukasztófilé 0,3 tonnáról 0,5 tonnára, és csökkentse a repedési arányt 8%-ról 0,5%-ra.
3.3 Esettanulmány: horganyzott acéllemez épületszerkezetekhez
A tűzihorganyzott lemezek acélszerkezet-tervezése során tetőcserepek készítéséhez a horganyzott bevonat leválási problémáját a falhajtogatás során a következő intézkedésekkel oldják meg:
Bevonatszabályozás: Csökkentse a bevonat vastagságát 30 mikronról 20 mikronra, hogy egyensúlyba kerüljön a korrózióállóság és az alakformálás.
Folyamatparaméterek: Csökkentett szegési sebesség 80 mm/s-ról 40 mm/s-ra, és megnövelt tartózkodási idő 1 másodpercről 3 másodpercre.
Utókezelés-: Megnövelt injekciós pellet (Almen intenzitás 0,15 A) az élhajlításból származó maradék feszültség eltávolítására.
4. Jövőbeli fejlődési trendek és kihívások
A könnyű alumíniumötvözetek (például a 7075-ös sorozat) és a fejlett nagyszilárdságú acélok (például a DP980) iránti növekvő kereslet egyre több alkalmazást eredményezett, ami új kihívások elé állítja a szegélyezési és hullámosítási folyamatokat:
Nagy -szilárdságú alumíniumötvözetek: az 500 MPa-nál nagyobb folyáshatárokhoz termikus formázási eljárások (150–250 fok) kidolgozására van szükség a deformációval szembeni ellenállás csökkentése érdekében.
Harmadik-generációs nagyszilárdságú-acélok: csak 10–15%-a igényel hidraulikus alakítást a helyi fűtési technikákkal kombinálva.
Kompozitok: A különböző anyagok közötti határfelületi kötési problémákat az acél{0}}alumínium kompozit lemez oldalhajtásában kell megoldani.
Következtetés:
A különböző fémlemezek a hajtogatási és szegélyezési folyamat során nagymértékben eltérnek egymástól: az alumíniumötvözet az alacsony folyáshatár és a nagy nyúlás miatt a külső lemezek előnyben részesített anyaga, de szigorúan ellenőrizni kell a pattanást és a bemélyedést; A rozsdamentes acél kenési korszerűsítést és technológiai innovációt igényel a repedések kezelésére; A horganyzott acéllemez megköveteli a bevonat vastagságának és alakíthatóságának egyensúlyát. A jövőben az anyagtudomány és a formázási technológia fejlődésével a több-anyagból készült hibrid karosszéria hajtogatási és hullámosítási folyamata forró téma lesz, amely együttműködési innovációt igényel az anyagtervezés, a formaoptimalizálás és a folyamatirányítás terén.