Efectele frecării și lubrifierii în procesele de ștanțare a metalelor
În timpul procesului de ștanțare a tablei, tabla este întotdeauna în contact cu unealta. Acest contact nu este static, ci dinamic deoarece placa metalică curge peste suprafața sculei, adică există o mișcare relativă între placă și unealtă. Chiar dacă suprafețele foilor și sculelor par netede fără vedere asistată, la microscop ele dezvăluie forme complexe.
Suprafețele tablei și sculelor au distribuții de rugozitate care constau dintr-o serie de vârfuri și văi de înălțimi, adâncimi și distanțe diferite, așa cum se arată în figurile 1 și 2. Distribuția rugozității tablei va varia în funcție de tipul de material, grad și acoperire, în timp ce distribuția rugozității sculelor va varia în funcție de tipul de material și de modul în care sunt prelucrate.
Datorită acestor nereguli în suprafețele tablei și sculei, există rezistență la mișcarea relativă. Mai simplu spus, această rezistență la mișcarea relativă se numește „frecare”, motiv pentru care lubrifianții sunt aplicați pe plăcile metalice pentru a le reduce rezistența și, prin urmare, a reduce frecarea. Raportul dintre forța de frecare și forța de contact a două obiecte în mișcare este reprezentat de coeficientul de frecare „μ”, a cărui valoare depinde de sistemul tribologic însuși și de procesul de formare, cum ar fi temperatura foii, viteza de ștanțare. , presiunea de contact și deformarea foii.
Înțelegem de unde vine frecarea și de ce trebuie să aplicăm lubrifiant pe foaie înainte de ștanțare. Acum, ne vom concentra asupra modului în care cantitatea de lubrifiere afectează calitatea panoului în timpul procesului de formare. Puteți înțelege mai bine efectul de lubrifiere prin imaginile de mai jos.
Toate panourile prezentate în imaginea de mai jos sunt simulate în AutoForm folosind un model de frecare creat cu TriboForm. Rețineți că atunci când nu se utilizează modelul de frecare, simulările sunt executate cu un coeficient de frecare constant "μ". Când se utilizează modelul de frecare, utilizatorul poate modifica cantitatea de lubrifiere în timp ce simulează panoul; și în funcție de cât de sensibil este panoul la frecare, cantitatea de lubrifiere va avea efecte diferite asupra calității panoului.
Cu cât este mai mare cantitatea de lubrifiere, cu atât este mai mică rezistența la mișcare, adică materialul se mișcă apoi liber pe suprafața sculei într-o manieră necontrolată, creând riduri. În schimb, atunci când cantitatea de lubrifiere aplicată foii este foarte mică, rezistența la mișcare este foarte mare. Această rezistență ridicată forțează tabla de metal să se întindă dincolo de cantitatea necesară, producând o subțiere extinsă și, în unele cazuri, crăpare extinsă, așa cum se arată în Figura 4.
Prin urmare, folosirea cantității potrivite de lubrifiere la tragerea panourilor devine critică, la fel ca și găsirea cantității optime de lubrifiere necesară. Figura 5 prezintă o foaie fără riduri și fisuri atunci când lubrifiantul este utilizat corect.
La fel ca orice alt proces de fabricație, aplicarea lubrifiantului pe foaie poate crea unele inconsecvențe, cum ar fi zgomotul. Aceasta înseamnă că, dacă utilizatorul decide să folosească 1 g/m2 de lubrifiant pe panou, producând astfel panouri fără defecte, care este probabilitatea ca robotul să pulverizeze cantitatea exactă de lubrifiant pe panou de fiecare dată? De exemplu, dacă precizia echipamentului este de 85%, abaterea lubrifiantului va fi de 0.85 - 1.15g/㎡, ceea ce poate cauza unele probleme dacă panoul este foarte sensibil la frecare. Prin urmare, este crucial să găsiți un interval sigur pentru cantitatea de lubrifiere și să vă asigurați că echipamentul pulverizează lubrifiant în intervalul dat.
Găsirea „cantității optime” de lubrifiant în panou care nu creează un număr mare de defecte de suprafață și, în același timp, nu prezintă valori mari de diluție depinde de instrumente de simulare precise, cum ar fi utilizarea plug-in-ului TriboForm cu AutoForm.
Când luăm în considerare sistemele tribologice de turnare AHSS, există trei puncte cheie de luat în considerare, și anume: 1) Impactul frecării și tribologiei asupra returului elastic; 2) turnarea AHSS produce temperaturi mai ridicate, ceea ce afectează din nou comportamentul la frecare; 3) Turnare AHSS Utilizarea diferitelor materiale de scule are efecte noi asupra comportamentului la frecare în formare și simulare. Cele trei fenomene de mai sus ar trebui luate în considerare în simulările de formare, care pot fi realizate numai prin utilizarea modelelor avansate de frecare.
Desigur, AHSS are mai mult elastic la formarea, de exemplu, a pieselor auto. Springback poate fi grav afectat de comportamentul la frecare stabilit în simularea de formare a tablei. Acesta este și motivul pentru care ar trebui să îmbunătățiți comportamentul la frecare în simulările de ștanțare. Acest lucru are ca rezultat, la rândul său, predicții mai bune de rebound. Frecarea determină cantitatea de reținere a piesei și, pe baza acesteia, este afectată comportamentul înapoi. Mai mult, este important de luat în considerare faptul că la formarea AHSS, se observă de obicei presiuni de contact mai mari între unealtă și tablă, motiv pentru care frecarea devine atât de importantă, iar frecarea determină o creștere a temperaturii în material, ceea ce are un impact negativ asupra Pentru oțelul cu conținut scăzut de carbon, acest ordin de mărime nu va apărea. Prin urmare, o descriere adecvată a schimbărilor de temperatură și a efectelor acestora asupra comportamentului la frecare este critică pentru simularea formării AHSS.
În plus, materialele de formare AHSS necesită utilizarea oțelurilor pentru scule care nu sunt utilizate în mod obișnuit pe oțelurile de rezistență medie. În loc să luăm în considerare uneltele din fontă, acum trebuie să luăm în considerare efectele tribologice ale unei scule mai dure realizate dintr-un anumit conținut de carbon și crom. Acest material de matriță are, de asemenea, un impact asupra proprietăților tribologice. Acesta este motivul pentru care utilizatorul trebuie să țină cont de acest lucru împreună cu selecția lubrifiantului în timpul instalării simulării. Un model de frecare bun ar trebui să țină cont de toate aceste interrelații atunci când se generează modelul de frecare.
Dacă aveți un model avansat de frecare în simularea de formare, atunci trebuie să introduceți un sistem tribologic realist în simularea de formare a tablei. Veți obține apoi predicții mai precise cu privire la crăpare, încrețire, subțiere și răsturnare, toate legate de modelul de frecare pe care îl utilizați.
