Kokie yra pagrindiniai lakštinio metalo formavimo metodai tiksliesiems detalių gamybai

Kaip Lazerinis Pjaustymas Užtikrina Tikslius Blanks Žemesnio Lygio Formavimo Operacijoms

Lazerio pjaustymas iš karto užtikrina tikslumą, kai kalbama apie matmenis gamybos metu. Jis sukuria заготовки su itin švariais kraštais ir išlaiko tolerancijas apie plius arba minus 0,1 mm net per medžiagas, kurios yra iki 25 mm storio. Vietoj fizinės įrangos, kuri laikui bėgant susidėvi, lazeriai faktiškai išgarina pjautomą metalą. Toks požiūris pašalina tas vargančias nenuoseklumas, kurias pastebime naudojant tradicinius metodus, tokius kaip gręžimą ar pjovimą, kai įrankiai pasidaro bluntūs ir veikia rezultatus. Aukščiausios kokybės įrenginiai gali pakartoti padėtis tiksliai iki 5 mikronų dėka pažangiems tiesiesiems enkoderiams. Gamytojams, kurie gamina didelius detalių partijas, kurioms reikia nuolatinio žymėjimo ar lenkimo, toks tikslumas lemia visiškai kitokį produkto kokybės lygį tūkstančiams vienetų.

Integracija su CAD/CAM sistemomis sklandžiam darbo eigai tiksliajame metalo formavime

Šiuolaikinės lazerinio pjaustymo paslaugos glaudžiai bendradarbiauja su CAD/CAM sistemomis, dėl ko tampa įmanoma automatiškai kurti išdėstymo schemas ir generuoti įrankių judėjimo trajektorijas. Naujausias 2024 metų plieno lakštinės gamybos tyrimas parodė, kad susiejus įrangą tokiu būdu gamintojai sutaupo apie tris ketvirtadalius laiko, kuris paprastai reikalingas rankiniam programavimui. Mašinos gali tiksliai reguliuoti lazerio parametrus, tokius kaip impulsų dažnis nuo 100 iki 2000 Hz, taip pat pagalbinio dujų slėgį nuo 0,5 iki 20 bar, viską remdamasi informacija iš 3D modelių. Tai užtikrina pastoviai aukštos kokybės pjaustymą, nepriklausomai nuo to, ar dirbama su nerūdijančiu plienu, įprastu aliuminiu ar specialiais lydiniais, be to, procesas nereikalauja nuolatinio žmogaus stebėjimo.

Pluoštinės lazerinės technologijos naudojimas kerzės plotiui mažesniam nei 0,05 mm pasiekti

Pluošto lazeriai gali pjaustyti medžiagas labai siaurais pjūvio plotiais, kartais net iki 50 mikrometrų, kas iš tikrųjų yra ploniau nei vienas žmogaus plauko siūlas. Toks tikslus pjaustymas daro juos idealiais mažų detalių, naudojamų elektroninėse prietaisuose ir medicinos įrangoje, kur svarbus kiekvienas milimetras, gamybai. Šie lazeriniai sistemos veikia apie 1,07 mikrometro bangos ilgiu ir sukuria galios tankį nuo 300 iki 400 vatų kvadratiniam milimetrui. Praktiškai tai reiškia, kad pjaunant susidaro žymiai mažesnės šilumos paveiktos zonos ir sunaudojama apie 23 procentais mažiau medžiagos lyginant su tradiciniais CO2 lazeriais. Dirbant su 2 mm storio šaltai valcuoto plieno lakštais, operatoriai reguliariai pasiekia paviršiaus apdorojimo baigtį su šiurkštumo matavimu mažesniu nei 1,6 mikrometro. Toks lygus paviršius yra būtinas tolimesniems gamybos etapams, kuriems reikalingi itin tikslūs tarpeliai.

Didelės tikslumo pakartojamumo lenkimas naudojant presą lenkimo formavimui

CNC presai lankstymui užtikrina ±0,1° kampinį tikslumą naudodami servo-elektrinius variklius ir kampo matavimą su lazerio pagalba. Automatizuotas lenkimo sekomas užtikrina nuoseklų rezultatą gamybos cikluose, viršijančiuose 10 000 ciklų, pasiekiant 99,8 % kartojamumą. Toks valdymo lygis būtinas sudėtingiems daugiakartiniams lenkiamoms detalėms, tokioms kaip elektros skydinės ir mašinų tvirtinimo plokštės, kur geometrinė nuoseklumas turi įtakos galutinės surinkimo kokybei.

CNC presų lankstymui ir pažangios įrangos vaidmuo išlaikant matmeninį tikslumą

Pagrindinės naujovės, gerinančios tolerancijos kontrolę šiuolaikiniuose presuose lankstymui:

• Dinaminės išlinkimo kompensavimo sistemos : Kompensuoja rėmo deformaciją, išlaikydamos plokštumą ilgoms detalėms, ilgesnėms nei 2 metrai
• Daugiaašiai galinio tvirtinimo įrenginiai : Medžiagą pozicionuoja su 0,01 mm tikslumu naudojant tiesinius enkoderius
• Aukšto tikslumo apdirbti įrankiai : Kietmargiais izoliuoti formos pratęsia įrankių tarnavimo laiką 40 % lyginant su standartiniais įrankiniais plienais

Integruota jėgos kontrolė ir adaptacijos algoritmai koreguoja medžiagos atšokimą realiu laiku, užtikrindami pirmo gaminio teisingumo sėkmingumo dažnį virš 92 % tiek iš nerūdijančio plieno, tiek iš aliuminio detalėms.

Atvejo analizė: automatinėmis presavimo mašinomis pasiekiamas ±0,1 mm tikslumas

Viename įmonėje, gaminančioje korpusus robotizuotiems aktuatoriams, neseniai buvo įrengtas CNC presas su automatinio įrankių keitimo sistema ir vizualinio lygiavimo sistemomis. Tai, kas nutiko vėliau, buvo tikrai įspūdinga – pavyko sumažinti matmenų nevienodumą nuo ±0,3 milimetro iki vos 0,1 mm penkiolikos skirtingų lenkimo formų atveju. Patikrinus galutinius produktus, kontroleriai nustatė, kad beveik 98 iš kiekvienų 100 detalių iš tiesų atitinka šiuos griežtesnius reikalavimus. Tai reiškė, kad kas mėnesį tenka išmesti žymiai mažiau brokuotų gaminių, vien metalo šiukšlių sąnaudose sutaupant apie aštuoniolika tūkstančių dolerių. Be to, šios patobulinimai leido tiesiogiai integruotis su lazerio pjaustymo paslaugomis, nereikalaujant papildomų apdirbimo etapų, kurie ženkliai supaprastino visą gamybos eigą.

Giliųjų temptuvų principai tiksliajame lakštinio metalo formavime

Giluminio formavimo procesas paima plokščias metalo plokštes ir be siūlių jas virste į trimatę formas, suspaudžiant tarp stempimo įrankio ir formos. Tai, kas skiria šį būdą nuo kitų tempimo technikų, yra tai, kad medžiagos storis išlieka beveik pastovus visame gaminio paviršiuje, paprastai nuo pusės milimetro iki keturių milimetrų storio, net kurdami detalias, kurios yra gilesnės nei jų tikrasis skersmuo. Naujausiems pramonės duomenims iš ASM International 2022 m. atskleidė kažką įdomaus apie šią techniką. Kai gamintojai tinkamai suderina stempimo įrankio judėjimo greitį ir reguliuoja ruošinio laikiklio taikomą slėgį, jie gali sumažinti erzinančias raukšles beveik dvigubai. Dėl to giluminis formavimas ypač tinka gaminant vamzdelius, dėžutes ir kitas formas, reikalingas pramonės šakose, kur labiausiai svarbu tikslumas, pvz., aviacijos ar medicinos prietaisų srityse.

Medžiagos vientisumo palaikymas pasiekiant sudėtingas geometrijas

Pažangios formavimo technologijos ir tepimas neleidžia plyšti aštriems kampams (R < 2t) ir plonėjimą riboja iki mažiau nei 15 % pradinio skersmens. Realinio laiko tempimo stebėjimas naudojant piezoelektrinius jutiklius dinamiškai reguliuoja formavimo slėgį, todėl atliekų kiekis sudaro mažiau nei 3 % (Journal of Materials Processing Technology, 2023).

Atvejo analizė: Aukštos tikslumo giluminis braižymas automobilių kuro injektorių gamyboje

Vienas didelis tiekėjas neseniai pradėjo gaminti 304L nerūdijančio plieno purkštuvų antgalius, kuriuos jie vadina penkių etapų giliuoju ištraukimu. Pirmiausia atliekamas žymėjimas, po to – pirminis ištraukimo etapas. Po to vyksta metalo minkstinimo termoapdirbimo etapas, prieš grįžtant prie kito ištraukimo. Paskutinis etapas apima perforaciją, kad būtų sukuriami reikalingi angos. Šis metodas taip pat suteikia labai gerų rezultatų. Jiems pavyko pasiekti koncentriškumą maždaug ±0,05 mm ribose, kas yra gan įspūdinga. Ciklo trukmė sumažėjo beveik 30 %, palyginti su tradiciniais CNC apdirbimo metodais. Be to, bandant 200 bar slėgyje, nutekėjimas liko žymiai žemiau 0,001 %. Atsižvelgiant į gamybos skaičius, jie pagamina apie 1,2 mln. vienetų per metus, tuo pačiu medžiagos atliekas kontroliuodami ir išlaikydami tik 0,8 %. Šie parametrai iš tiesų atitinka griežtus Euro 7 taršos normų reikalavimus, kaip nurodyta praeitosios savaitės pramonės ataskaitoje apie automobilių gamybą.

Profilinis formavimas ilgalaikės gamybos tikslumui

Apžvalga apie profilinį formavimą kaip aukšto tikslumo technologiją

Profilinis formavimas puikiai tinka vienu metu gaminant daug detalių, nes metalo ritę palaipsniui formuoja per maždaug 10 ar net iki 20 ritininčių stotelių, tinkamai išdėstytų vienoje eilėje. Šaltasis formavimo procesas pasiekia labai tikslų rezultatą, išlaikant apie 0,1 mm tikslumą, veikiant greičiau nei 100 pėdų kas minutę. Tai, kas skiria profilinį formavimą nuo kitų būdų, tokių kaip presavimas, yra tai, kad jis sukuria ilgas, nutrūkstančias profilių formas, pvz., U formos kanalus ir Z formos profilius, be šilumos sukeltų deformacijų. Kadangi forma išlieka pastovi viso ilgio metu, ši technologija tampa būtina projektams, kuriems reikia medžiagų, kurios išorėje ir našumo požiūriu būtų vienodos šimtams ar net tūkstančiams metrų.

Vienodumo užtikrinimas ilgose detalėse medicinos ir pramonės taikymuose

Valcavimas plačiai naudojamas medicinos įrangos gamintojų, pavyzdžiui, rentgeno apsaugos skydams ir taip pat MRI bėglinių sistemoms. Čia labai svarbūs tikslumo reikalavimai – iš esmės bet koks nuokrypis daugiau nei 0,2 mm gali rimtai paveikti paciento saugos standartus. Apžvelgiant kitas pramones šakas, ventiliacijos vamzdynui reikia išlaikyti apie ±0,3 mm sienelių storį, net jei jis eina per 30 metrų ilgio erdves. Saulės baterijų montuotojai taip pat pasikliauja valcuotais rėmeliais, nes jiems reikalinga plokščia paviršius maksimaliam saulės spinduliavimui gauti. Paskutiniais metais buvo paskelbti tyrimai su įdomiais rezultatais. Pasirodo, oro erdvės kabinoje naudojami bėgeliai, pagaminti valcavimo būdu, turi apie 40 procentų mažiau apkrovos taškų lyginant su panašiais daliniais, pagamintais CNC apdirbimo būdu. Tai logiška, jei pagalvojame, kaip skirtingi gamybos metodai ilgainiui veikia medžiagos vientisumą.

Tendencija: Servo valdomos valcavimo linijos, leidžiančios greitai keisti gamybą ir užtikrinančios tiklesnį kontrolę

Naujos kartos servo elektriniai ritininio formavimo įrenginiai drastiškai sutrumpina ilgas persitvarkymo trukmes, kartais sumažindami valandas iki kelių minučių dėka skaitmeninių profilių, apimančių daugiau nei 500 skirtingų produktų tipų. Šiuolaikinės gamybos linijos dabar automatiškai reguliuoja ritinėlių atstumą ir slėgio nustatymus, pasiekiant kampinės tikslumo normas, tokias siauras kaip plius arba minus 0,1 laipsnio. Toks tikslumas yra itin svarbus gaminti mažas perforuotas dėžutes, reikalingas elektromobilių baterijoms. Vienas didelis automobilių dalių gamintojas pastebėjo, kad problemos dėl tamprumo sumažėjo apie 60 procentų durų stiprinimo sijose, pradėjus naudoti šiuos išmaniuosius ritininio formavimo įrenginius su dirbtinio intelekto galimybėmis. Šie įrenginiai iš esmės mokosi, kaip medžiagos elgiasi per apdorojimą, ir realiuoju metu taiso atminties efektus, kurie priešingu atveju sukeltų problemas galutinės produkto kokybėje.

Hidroformavimas ir štampavimas: tikslumo didinimas gaminant lengvuosius komponentus

Kodėl hidroformavimas užtikrina aukštesnį matmenų tikslumą ir mažesnį tamprųjį grįžimą

Hidroformavimo metu slėgio skysčio pagalba metalas formuojamas prieš vieną formos pusę, tolygiai paskirstant apkrovą per visą paviršių. Šis procesas paprastai pasiekia tolerancijas apie plius arba minus 0,15 mm, kas iš tiesų yra įspūdinga. Palyginus su senomis štampavimo technologijomis, hidroformavimas sumažina tampriojo grįžimo problemas apie 30–40 procentų, kaip nurodyta 2023 m. žurnale „International Journal of Advanced Manufacturing Technology“ publikuotame tyrime. Kadangi tarp formos ir metalo nėra aštrių kontaktinių taškų, išvengiama pernelyg praretėjusių vietų konkrečiose srityse. Tai padeda išlaikyti medžiagos stiprumą sudėtinguose komponentuose, tokiuose kaip automobilių kuro elementų plokštės ar lėktuvų ortakių sistemos, kur ypač svarbi konstrukcinė vientisumas.

Palyginamoji atvejo analizė: hidroformuoti ir štampuoti šassi detalės elektriniuose automobiliuose

EV konstrukcinių komponentų vertinimas parodė, kad hidroformuoti aliumininiai skersiniai sijos pasiekė 18 % didesnį sukimo standumą lyginant su štampuotomis versijomis, tuo pačiu sumažindami svorį 2,1 kg vienetui. Hidroformuotų detalių sienelių storis išliko ±5 % ribose lenktose paviršių dalyse, tuo tarpu štampuotųjų svyravimai siekė 12–15 %, dėl ko trukdavo mažesnis nuovargio atsparumas ilgalaikio naudojimo testavimo metu.

Perspektyvos: hibridinės štampavimo ir hidroformavimo kameros naujos kartos tiksliajai metalo formavimo technologijai

Kai kurie gamintojai pradeda testuoti hibridines gamybos ląsteles, kuriose sumaišo tradicinius presavimo metodus pagrindinėms formoms su hidroformavimo technikomis sudėtingoms aukštos tikslumo zonoms. Ankstyvųjų bandymų duomenimis iš įrenginių, naudojančių tokius sistemas, ciklo trukmė pagerėjo apie 23 %, palyginti su vien tik įprastu hidroformavimu. Medžiagos sunaudojimas taip pat padidėjo apie 15 %, daugiausia todėl, kad detalės gali būti efektyviau išdėstytos formose. Tai, kas daro šias sistemas tikrai įdomias, yra dirbtinio intelekto valdomi slėgio reguliavimai. Įrenginiai iš tiesų mokosi judėdami toliau, perjungdami darbą tarp nerūdijančio plieno detalių ir įvairių aliuminio rūšių be jokios pertraukos. Toks lankstumas keičia tai, kaip įmonės požiūrį į metalo formavimo operacijas skirtingose pramonės šakose.