Osnove štancanja metala
Štancanje metala je proizvodni proces koji se koristi za pretvaranje ravnih metalnih limova u određene oblike.To je kompleksan proces koji može uključivati brojne tehnike oblikovanja metala - zarezivanje, probijanje, savijanje i bušenje, da spomenemo samo neke.
Postoje hiljade kompanija širom sveta koje nude usluge štancanja metala za isporuku komponenti za industrije u automobilskoj, vazduhoplovnoj, medicinskoj i drugim tržištima. Kako se globalna tržišta razvijaju, postoji sve veća potreba za brzo proizvedenim velikim količinama složenih delova.
Sljedeći vodič ilustruje najbolje prakse i formule koje se obično koriste u procesu dizajna metalnog štancanja i uključuje savjete za uključivanje razmatranja smanjenja troškova u dijelove.
Osnove štancanja
Štancanje – koje se naziva i presovanje – uključuje stavljanje ravnog lima, bilo u zavojnom ili praznom obliku, u presu za štancanje.U preši, alat i površina matrice formiraju metal u željeni oblik.Štancanje, izrezivanje, savijanje, kovanje, utiskivanje i prirubljivanje su sve tehnike štancanja koje se koriste za oblikovanje metala.
Prije nego što se materijal može formirati, stručnjaci za štancanje moraju dizajnirati alate pomoću CAD/CAM inženjerske tehnologije.Ovi dizajni moraju biti što precizniji kako bi se osiguralo da svaki proboj i savijanje održavaju pravilan razmak i, prema tome, optimalan kvalitet dijela.Jedan 3D model alata može sadržavati stotine dijelova, tako da je proces dizajna često prilično složen i dugotrajan.
Jednom kada je dizajn alata uspostavljen, proizvođač može koristiti razne usluge strojne obrade, brušenja, EDM žice i druge proizvodne usluge kako bi završio svoju proizvodnju.
Vrste štancanja metala
Postoje tri glavne vrste tehnika štancanja metala: progresivna, fourslide i deep draw.
Progresivno štancanje
Progresivno štancanje ima brojne stanice, od kojih svaka ima jedinstvenu funkciju.
Prvo, trakasti metal se ubacuje kroz progresivnu presu za štancanje.Traka se stalno odmotava iz zavojnice u matricu, gdje svaka stanica u alatu zatim izvodi različito sečenje, bušenje ili savijanje.Radnje svake uzastopne stanice dodaju se radu prethodnih stanica, što rezultira završenim dijelom.
Proizvođač će možda morati više puta mijenjati alat na jednoj presi ili zauzeti više presa, od kojih svaka izvodi jednu radnju potrebnu za završeni dio.Čak i uz korištenje više presa, usluge sekundarne obrade često su bile potrebne da bi se dio zaista završio.Iz tog razloga, progresivno štancanje je idealno rješenje zametalni dijelovi složene geometrijeupoznati:
- Brži obrt
- Niži trošak rada
- Kraća dužina trčanja
- Veća ponovljivost
Fourslide Stamping
Fourslide, ili multi-slide, uključuje horizontalno poravnanje i četiri različita slajda;drugim riječima, četiri alata se koriste istovremeno za oblikovanje radnog komada.Ovaj proces omogućava zamršene rezove i složena savijanja za razvoj čak i najsloženijih dijelova.
Četvoroklizno štancanje metalom može ponuditi nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalno štancanje, što ga čini idealnim izborom za mnoge primjene.Neke od ovih prednosti uključuju:
1. Svestranost za složenije dijelove
2.Više fleksibilnosti za promjene dizajna
Kao što mu ime govori, četveroklizni klizač ima četiri klizača - što znači da se do četiri različita alata, jedan po klizaču, mogu koristiti za postizanje više savijanja istovremeno.Kako se materijal uvlači u četveroklizni klizač, on se brzo savija od strane svake osovine koja je opremljena alatom.
Duboko izvlačenje štancanje
Duboko izvlačenje uključuje uvlačenje limenog blanka u kalup putem bušilice, formirajući ga u oblik.Metoda se naziva “duboko izvlačenje” kada dubina izvučenog dijela prelazi njegov promjer.Ova vrsta oblikovanja je idealna za izradu komponenti kojima je potrebno nekoliko serija promjera i isplativa je alternativa procesima tokarenja, koji obično zahtijevaju korištenje više sirovina.Uobičajene primjene i proizvodi napravljeni od dubokog izvlačenja uključuju:
1.Automobilske komponente
2.Avionski dijelovi
3.Elektronski releji
4. Pribor i posuđe
Duboko izvlačenje štancanje
Duboko izvlačenje uključuje uvlačenje limenog blanka u kalup putem bušilice, formirajući ga u oblik.Metoda se naziva “duboko izvlačenje” kada dubina izvučenog dijela prelazi njegov promjer.Ova vrsta oblikovanja je idealna za izradu komponenti kojima je potrebno nekoliko serija promjera i isplativa je alternativa procesima tokarenja, koji obično zahtijevaju korištenje više sirovina.Uobičajene primjene i proizvodi napravljeni od dubokog izvlačenja uključuju:
1.Automobilske komponente
2.Avionski dijelovi
3.Elektronski releji
4. Pribor i posuđe
Short Run Stamping
Kratkotrajno štancanje metala zahtijeva minimalne troškove alata i može biti idealno rješenje za prototipove ili male projekte.Nakon što je blank stvoren, proizvođači koriste kombinaciju prilagođenih komponenti alata i umetaka za savijanje, bušenje ili bušenje dijela.Operacije oblikovanja po narudžbi i manja serija mogu rezultirati većom naplatom po komadu, ali odsustvo troškova alata može učiniti kratkoročni rad isplativijim za mnoge projekte, posebno one koji zahtijevaju brzi obrt.
Proizvodnja alata za štancanje
Postoji nekoliko koraka u proizvodnji metalnog štancanja.Prvi korak je dizajniranje i proizvodnja stvarnog alata koji se koristi za kreiranje proizvoda.
Pogledajmo kako je kreiran ovaj početni alat:Raspored i dizajn trake zaliha:Dizajner koristi se za dizajniranje trake i određivanje dimenzija, tolerancija, smjera dodavanja, minimiziranja otpada i još mnogo toga.
Obrada alatnog čelika i matrica:CNC osigurava viši nivo preciznosti i ponovljivosti čak i za najsloženije kalupe.Oprema poput 5-osnih CNC glodala i žice može rezati kaljene alatne čelike s ekstremno malim tolerancijama.
Sekundarna obrada:Toplinska obrada se primjenjuje na metalne dijelove kako bi se poboljšala njihova čvrstoća i učinila ih izdržljivijim za njihovu primjenu.Brušenje se koristi za završnu obradu dijelova koji zahtijevaju visoku kvalitetu površine i točnost dimenzija.
Žičani EDM:Strojna obrada žice električnim pražnjenjem oblikuje metalne materijale s električnim nabojem mjedene žice.Žičani EDM može rezati najsloženije oblike, uključujući male kutove i konture.
Procesi dizajna štancanja metala
Štancanje metala je složen proces koji može uključivati brojne procese oblikovanja metala — šišanje, probijanje, savijanje i bušenje i još mnogo toga.Blanking:Ovaj proces se odnosi na izrezivanje grubog obrisa ili oblika proizvoda.Ova faza se odnosi na minimiziranje i izbjegavanje neravnina, što može povećati cijenu vašeg dijela i produžiti vrijeme isporuke.U ovom koraku određujete prečnik rupe, geometriju/konus, razmak između ivice do rupe i umetnete prvi pirsing.
Savijanje:Kada dizajnirate zavoje u svom utisnutom metalnom dijelu, važno je omogućiti dovoljno materijala - pobrinite se da dizajnirate svoj dio i njegov prazan dio tako da ima dovoljno materijala za izvođenje savijanja.Neki važni faktori koje treba zapamtiti:
1. Ako se savijanje napravi preblizu rupe, može se deformirati.
2. Zarezi i jezičci, kao i prorezi, treba da budu dizajnirani sa širinama koje su najmanje 1,5x debljine materijala.Ako se umanje, može biti teško napraviti ih zbog sile koja djeluje na udarce, što uzrokuje njihovo lomljenje.
3. Svaki ugao u vašem praznom dizajnu trebao bi imati radijus koji je najmanje polovica debljine materijala.
4. Da biste smanjili pojavu i ozbiljnost neravnina, izbjegavajte oštre uglove i složene izreze kada je to moguće.Kada se takvi faktori ne mogu izbjeći, obavezno zabilježite smjer neravnina u svom dizajnu kako bi se oni mogli uzeti u obzir tijekom štancanja
Kovanje:Ova radnja je kada se rubovi utisnutog metalnog dijela udare kako bi se spljoštio ili razbio neravnina;ovo može stvoriti mnogo glatkiju ivicu u kovanom području geometrije dijela;ovo također može dodati dodatnu snagu lokaliziranim područjima dijela i to se može iskoristiti da se izbjegnu sekundarni procesi poput uklanjanja ivica i brušenja.Neki važni faktori koje treba zapamtiti:
Plastičnost i smjer zrna– Plastičnost je mjera trajne deformacije kojoj materijal prolazi kada je izložen sili.Metali sa većom plastičnošću se lakše formiraju.Smjer zrna je važan za materijale visoke čvrstoće, kao što su kaljeni metali i nehrđajući čelik.Ako krivina ide duž zrna visoke čvrstoće, može biti sklona pucanju.
Distorzija savijanja/izbočina:Izbočenje uzrokovano izobličenjem savijanja može biti i do ½ debljine materijala.Kako se debljina materijala povećava, a radijus savijanja smanjuje, izobličenje/izbočenje postaje sve teže.Nošenje weba i "neusklađenost" rez:Ovo je kada je potrebno vrlo malo urezivanje ili izbočenje na dijelu i obično je duboko oko 0,005 inča.Ova karakteristika nije neophodna kada se koristi alat sa složenim ili transfernim tipom alata, ali je potreban kada se koristi progresivni alat.
Prilagođeni žigosani dio za vitalnu opremu za nadzor u medicinskoj industriji
Klijent u medicinskoj industriji obratio se MK-u da metalnim pečatom po meri deo koji bi se koristio kao opružni i elektronski štit za vitalnu opremu za praćenje u medicinskom polju.
1. Trebala im je kutija od nerđajućeg čelika sa karakteristikama opružnog jezička i imali su problema da pronađu dobavljača koji bi obezbedio visokokvalitetan dizajn po pristupačnoj ceni u razumnom roku.
2. Kako bismo ispunili jedinstveni zahtjev klijenta da se obloži samo jedan kraj dijela — umjesto cijelog dijela — udružili smo se s vodećim kompanijom za kalajisanu industriju koja je bila u mogućnosti da razvije napredni proces selektivnog presvlačenja sa jednom ivicom.
MK je bio u mogućnosti da ispuni složene zahtjeve dizajna koristeći tehniku slaganja materijala koja nam je omogućila da isečemo mnogo praznih dijelova odjednom, ograničavajući troškove i skraćujući vrijeme isporuke.
Utisnuti električni konektor za primenu ožičenja i kablova
1. Dizajn je bio veoma složen;ovi poklopci su trebali da se koriste kao lančani kablovi unutar podnih i podnih električnih staza;stoga je ova aplikacija sama po sebi predstavljala stroga ograničenja veličine.
2.Proizvodni proces je bio komplikovan i skup, jer su neki od poslova klijenta zahtevali potpuno završen poklopac, a drugi ne — što znači da je AFC stvarao delove u dva dela i zavarivao ih zajedno kada je to bilo potrebno.
3. Radeći sa poklopcem konektora za uzorak i jednim alatom koji je obezbedio klijent, naš tim u MK je bio u mogućnosti da izvrši reverzni inženjering dela i njegovog alata.Odavde smo dizajnirali novi alat koji bismo mogli koristiti u našoj 150-tonskoj Bliss progresivnoj presi za štancanje.
4. Ovo nam je omogućilo da proizvedemo dio u jednom komadu sa zamjenjivim komponentama, umjesto da proizvodimo dva odvojena dijela kao što je klijent radio.
Ovo je omogućilo značajne uštede u troškovima — 80% na cijenu narudžbe od 500.000 dijelova — kao i vrijeme isporuke od četiri sedmice umjesto 10.
Prilagođeno štancanje za automobilske zračne jastuke
Automobilskom klijentu je bio potreban metalni otvor visoke čvrstoće, otporan na pritisak za upotrebu u vazdušnim jastucima.
1. Sa izvlačenjem od 34 mm x 18 mm x 8 mm, otvor je trebao održavati toleranciju od 0,1 mm, a proizvodni proces je potreban da bi se prilagodio jedinstvenom istezanju materijala svojstvenom konačnoj primjeni.
2. Zbog svoje jedinstvene geometrije, čep nije mogao biti proizveden pomoću alata za transfer presu, a njegovo duboko izvlačenje predstavljalo je jedinstven izazov.
MK tim je napravio progresivni alat sa 24 stanice kako bi osigurao pravilan razvoj vučne konstrukcije i koristio DDQ čelik sa pocinčanim slojem kako bi se osigurala optimalna čvrstoća i otpornost na koroziju.Štancanje metala može se koristiti za stvaranje složenih dijelova za veliki raspon industrija.Radoznali ste da saznate više o različitim prilagođenim aplikacijama za štancanje metala na kojima smo radili?Posjetite našu stranicu sa studijama slučaja ili se obratite direktno MK timu kako biste razgovarali o vašim jedinstvenim potrebama sa stručnjakom.