Metallin leimaamisen perusteet
Metallileimaus on valmistusprosessi, jota käytetään litteiden metallilevyjen muuttamiseksi tiettyihin muotoihin.Se on monimutkainen prosessi, joka voi sisältää useita metallinmuovaustekniikoita - tyhjennystä, lävistystä, taivutusta ja lävistystä muutamia mainitakseni.
Eri puolilla maailmaa on tuhansia yrityksiä, jotka tarjoavat metallileimauspalveluita komponenttien toimittamiseen autoteollisuudelle, ilmailuteollisuudelle, lääketeollisuudelle ja muille markkinoille. Globaalien markkinoiden kehittyessä tarve nopeasti tuotetuille suurille monimutkaisille osille kasvaa.
Seuraava opas havainnollistaa parhaita käytäntöjä ja kaavoja, joita yleisesti käytetään metallileimauksen suunnitteluprosessissa, ja sisältää vinkkejä kustannussäästöjen sisällyttämiseen osiin.
Leimaamisen perusteet
Leimaaminen - jota kutsutaan myös puristamiseksi - sisältää litteän metallilevyn asettamisen joko kela- tai aihiossa meistopuristimeen.Puristimessa työkalu ja muotin pinta muodostavat metallin haluttuun muotoon.Lävistys, aihio, taivutus, lyönti, kohokuviointi ja laippaus ovat kaikki meistotekniikoita, joita käytetään metallin muotoiluun.
Ennen kuin materiaali voidaan muodostaa, leimausalan ammattilaisten on suunniteltava työkalut CAD/CAM-tekniikan avulla.Näiden mallien on oltava mahdollisimman tarkkoja, jotta jokainen lävistys ja mutka säilyttävät oikean välyksen ja siten optimaalisen osan laadun.Yksi työkalu 3D-malli voi sisältää satoja osia, joten suunnitteluprosessi on usein varsin monimutkainen ja aikaa vievä.
Kun työkalun suunnittelu on vahvistettu, valmistaja voi käyttää erilaisia työstö-, hionta-, lanka-EDM- ja muita valmistuspalveluita tuotannon loppuun saattamiseksi.
Metallien leimaustyypit
Metallileimaustekniikoita on kolme päätyyppiä: progressiivinen, neliluuku ja syväveto.
Progressiivinen stanssaus
Progressiivinen stanssaus sisältää useita asemia, joista jokaisella on ainutlaatuinen toiminto.
Ensin nauhametalli syötetään progressiivisen leimauspuristimen läpi.Nauha rullautuu tasaisesti kelasta puristimeen, jossa jokainen työkalun asema suorittaa sitten erilaisen leikkauksen, lävistyksen tai taivutuksen.Kunkin peräkkäisen aseman toiminnot lisäävät edellisten asemien työtä, jolloin tuloksena on valmis osa.
Valmistajan on ehkä vaihdettava työkalua toistuvasti yhdellä painalluksella tai tehtävä useita painalluksia, joista jokainen suorittaa yhden toimenpiteen, joka vaaditaan valmiille osalle.Jopa käytettäessä useita puristimia, toissijaisia työstöpalveluita vaadittiin usein osan todelliseen viimeistelyyn.Tästä syystä progressiivinen stanssaus on ihanteellinen ratkaisumetalliosat, joilla on monimutkainen geometriatavata:
- Nopeampi käänne
- Pienemmät työvoimakustannukset
- Lyhyempi juoksupituus
- Korkeampi toistettavuus
Fourslide leimaus
Fourslide tai multi-slide sisältää vaakasuuntaisen kohdistuksen ja neljä eri diaa;toisin sanoen työkappaleen muotoilemiseen käytetään samanaikaisesti neljää työkalua.Tämä prosessi mahdollistaa monimutkaiset leikkaukset ja monimutkaiset taivutukset monimutkaisimpienkin osien kehittämiseksi.
Fourslide metallileimaus voi tarjota useita etuja perinteiseen puristusleimaukseen verrattuna, mikä tekee siitä ihanteellisen valinnan moniin sovelluksiin.Joitakin näistä eduista ovat:
1. Monipuolisuus monimutkaisempiin osiin
2. Lisää joustavuutta suunnittelun muutoksiin
Nimensä mukaisesti neliliukumäessä on neljä liukumäkeä – mikä tarkoittaa, että jopa neljällä eri työkalulla, yksi liukua kohti, voidaan käyttää useiden mutkien tekemiseen samanaikaisesti.Kun materiaali syötetään neliluistiin, se taivutetaan nopeasti peräkkäin jokaisen työkalulla varustetun akselin toimesta.
Deep Draw -leimaus
Syväveto tarkoittaa metallilevyaihion vetämistä meistiin meistin avulla, jolloin se muotoillaan.Menetelmää kutsutaan "syvävetoksi", kun vedetyn osan syvyys ylittää sen halkaisijan.Tämän tyyppinen muovaus sopii erinomaisesti useampaa halkaisijasarjaa vaativien komponenttien luomiseen ja on kustannustehokas vaihtoehto sorvausprosesseille, jotka vaativat tyypillisesti enemmän raaka-aineiden käyttöä.Yleisiä sovelluksia ja syvävetämällä valmistettuja tuotteita ovat:
1. Autojen osat
2. Lentokoneen osat
3. Elektroniset releet
4. Astiat ja keittiövälineet
Deep Draw -leimaus
Syväveto tarkoittaa metallilevyaihion vetämistä meistiin meistin avulla, jolloin se muotoillaan.Menetelmää kutsutaan "syvävetoksi", kun vedetyn osan syvyys ylittää sen halkaisijan.Tämän tyyppinen muovaus sopii erinomaisesti useampaa halkaisijasarjaa vaativien komponenttien luomiseen ja on kustannustehokas vaihtoehto sorvausprosesseille, jotka vaativat tyypillisesti enemmän raaka-aineiden käyttöä.Yleisiä sovelluksia ja syvävetämällä valmistettuja tuotteita ovat:
1. Autojen osat
2. Lentokoneen osat
3. Elektroniset releet
4. Astiat ja keittiövälineet
Lyhytaikainen leimaus
Lyhytaikainen metallileimaus vaatii minimaalisia etukäteistyökalukuluja ja voi olla ihanteellinen ratkaisu prototyypeille tai pienille projekteille.Kun aihio on luotu, valmistajat käyttävät räätälöityjen työkalukomponenttien ja stanssausosien yhdistelmää osan taivutukseen, lävistykseen tai poraamiseen.Räätälöidyt muovaustoimenpiteet ja pienempi ajokoko voivat johtaa korkeampaan kappalekohtaiseen maksuun, mutta työkalukustannusten puuttuminen voi tehdä lyhyestä ajosta kustannustehokkaamman monissa projekteissa, erityisesti niissä, jotka vaativat nopeaa läpimenoa.
Valmistustyökalut leimaamiseen
Metallileimauksen valmistuksessa on useita vaiheita.Ensimmäinen askel on tuotteen luomiseen käytetyn varsinaisen työkalun suunnittelu ja valmistus.
Katsotaanpa, kuinka tämä alkuperäinen työkalu luodaan:Kantanauhan asettelu ja suunnittelu:Suunnittelijan avulla voidaan suunnitella nauha ja määrittää mitat, toleranssit, syöttösuunta, romun minimointi ja paljon muuta.
Työkaluteräksen ja muottisarjan koneistus:CNC takaa korkeamman tarkkuuden ja toistettavuuden monimutkaisimmillekin muotille.Laitteet, kuten 5-akseliset CNC-jyrsimet ja lanka, voivat leikata karkaistuja työkaluteräksiä erittäin tiukoilla toleransseilla.
Toissijainen käsittely:Metalliosiin sovelletaan lämpökäsittelyä niiden lujuuden lisäämiseksi ja niiden kestävyyden lisäämiseksi.Hiontaa käytetään korkeaa pintalaatua ja mittatarkkuutta vaativien osien viimeistelyyn.
Lanka EDM:Langan sähköpurkaustyöstö muotoilee metallimateriaaleja sähköisesti varatulla messinkilangalla.Lanka-EDM:llä voidaan leikata mitä monimutkaisimmatkin muodot, mukaan lukien pienet kulmat ja ääriviivat.
Metallin leimaamisen suunnitteluprosessit
Metallin leimaaminen on monimutkainen prosessi, joka voi sisältää useita metallin muovausprosesseja – tyhjennyksen, lävistyksen, taivutuksen ja lävistyksen ja paljon muuta.Tyhjennys:Tässä prosessissa on kyse tuotteen karkeiden ääriviivojen tai muodon leikkaamisesta.Tässä vaiheessa on tarkoitus minimoida ja välttää purseet, jotka voivat nostaa osasi kustannuksia ja pidentää läpimenoaikaa.Vaiheessa määritetään reiän halkaisija, geometria/kartio, reunan ja reiän välinen etäisyys ja asetetaan ensimmäinen rei'itys.
Taivutus:Kun suunnittelet taivutuksia meistettyyn metalliosaasi, on tärkeää varata riittävästi materiaalia - varmista, että suunnittelet osasi ja sen aihion niin, että materiaalia on riittävästi taivutuksen suorittamiseen.Joitakin tärkeitä tekijöitä muistaa:
1.Jos mutka tehdään liian lähelle reikää, se voi vääntyä.
2. Lovia ja kielekkeitä sekä uria tulee suunnitella leveiksi, jotka ovat vähintään 1,5x materiaalin paksuus.Jos niitä tehdään pienemmiksi, niitä voi olla vaikea luoda iskuihin kohdistuvan voiman vuoksi, mikä saa ne rikkoutumaan.
3. Jokaisen tyhjän mallin kulman säteen tulee olla vähintään puolet materiaalin paksuudesta.
4. Vältä teräviä kulmia ja monimutkaisia leikkauksia mahdollisuuksien mukaan purseiden esiintymisen ja vakavuuden minimoimiseksi.Kun tällaisia tekijöitä ei voida välttää, muista huomioida pursesuunta suunnittelussasi, jotta ne voidaan ottaa huomioon leimaamisessa
Luominen:Tämä toimenpide tapahtuu, kun meistetun metalliosan reunoja lyötään purseen tasoittamiseksi tai rikkomiseksi;tämä voi luoda paljon tasaisemman reunan kappalegeometrian muotoillulle alueelle;tämä voi myös lisätä lisälujuutta osan paikallisille alueille, ja tätä voidaan hyödyntää toissijaisten prosessien, kuten purseenpoiston ja hionnan, välttämiseksi.Joitakin tärkeitä tekijöitä muistaa:
Plastisuus ja rakeisuussuunta– Plastisuus on pysyvän muodonmuutoksen mitta, jonka materiaali joutuu voiman vaikutuksesta.Muovaisempia metalleja on helpompi muodostaa.Raesuunta on tärkeä lujissa materiaaleissa, kuten karkaistuissa metalleissa ja ruostumattomassa teräksessä.Jos mutka kulkee pitkin lujaa rakeita, se voi olla alttiina halkeilulle.
Taivutusvääristymä / pullistuma:Taivutusvääristymän aiheuttama pullistuma voi olla jopa ½ materiaalin paksuudesta.Kun materiaalin paksuus kasvaa ja taivutussäde pienenee, vääristymä/pullistuma tulee vakavammaksi.Webin kantaminen ja "Epäsuhta"-leikkaus:Tämä on silloin, kun osaan vaaditaan erittäin pieni leikkaus tai törmäys, ja se on tyypillisesti noin 0,005" syvä.Tämä ominaisuus ei ole välttämätön käytettäessä yhdiste- tai siirtotyyppisiä työkaluja, mutta se on pakollinen käytettäessä progressiivista meistityökalua.
Mukautettu leimattu osa elintärkeisiin valvontalaitteisiin lääketeollisuudessa
Lääkealan asiakas kääntyi MK:n puoleen leimaamaan mittatilaustyönä osan, jota käytettäisiin jousi- ja elektroniikkasuojana lääketieteen alan tärkeisiin valvontalaitteisiin.
1. He tarvitsivat ruostumattomasta teräksestä valmistettua laatikkoa jousikielekkeillä, ja heillä oli vaikeuksia löytää toimittajaa, joka tarjoaisi korkealaatuisen suunnittelun edulliseen hintaan kohtuullisessa ajassa.
2. Vastataksemme asiakkaan ainutlaatuiseen pyyntöön pinnoittaa vain yksi osan pää – koko osan sijaan – teimme yhteistyötä alan johtavan tinausyrityksen kanssa, joka pystyi kehittämään edistyneen yksireunaisen, valikoivan pinnoitusprosessin.
MK pystyi täyttämään monimutkaiset suunnitteluvaatimukset materiaalipinoamistekniikalla, jonka avulla pystyimme leikkaamaan monta kappaletta kerralla, mikä rajoitti kustannuksia ja lyhensi toimitusaikoja.
Leimattu sähköliitin johdotukseen ja kaapeliin
1. Suunnittelu oli erittäin monimutkainen;nämä suojukset oli tarkoitettu käytettäviksi ketjun kaapeleina lattian sisällä ja lattian alla olevissa sähkökiskoissa;siksi tämä hakemus sisälsi luonnostaan tiukat kokorajoitukset.
2. Valmistusprosessi oli monimutkainen ja kallis, koska jotkin asiakkaan työt vaativat täysin valmiin kannen ja toiset eivät – eli AFC oli valmistanut osat kahteen osaan ja hitsannut ne yhteen tarvittaessa.
3. Työskennellyt malliliittimen kannen ja asiakkaan toimittaman yhden työkalun avulla MK-tiimimme pystyi palauttamaan osan ja sen työkalun.Tästä lähtien suunnittelimme uuden työkalun, jota voisimme käyttää 150-tonnisessa Bliss-progressiivisessa stanssauspuristimessamme.
4. Tämän ansiosta pystyimme valmistamaan osan yhtenä kappaleena vaihdettavilla komponenteilla sen sijaan, että olisimme valmistaneet kaksi erillistä osaa, kuten asiakas oli tehnyt.
Tämä mahdollisti merkittäviä kustannussäästöjä – 80 % alennus 500 000 osan tilauksen hinnasta – sekä neljän viikon toimitusaika 10:n sijaan.
Mukautettu leimaus autojen turvatyynyihin
Autoalan asiakas tarvitsi erittäin lujaa, painetta kestävää metalliläpivientiä käytettäväksi turvatyynyissä.
1. 34 mm x 18 mm x 8 mm:n vedolla läpivientien piti säilyttää 0,1 mm:n toleranssi ja valmistusprosessi, joka tarvittiin materiaalin ainutlaatuisen venymisen huomioon ottamiseksi lopullisessa sovelluksessa.
2. Ainutlaatuisen geometrian vuoksi läpivientiä ei voitu valmistaa siirtopuristintyökaluilla ja sen syväveto oli ainutlaatuinen haaste.
MK-tiimi rakensi 24-asemaisen progressiivisen työkalun varmistaakseen vedon oikean kehityksen ja käytti DDQ-terästä sinkittynä varmistaakseen optimaalisen lujuuden ja korroosionkestävyyden.Metallimistamalla voidaan luoda monimutkaisia osia monille eri teollisuudenaloille.Haluatko tietää lisää erilaisista mukautetuista metallileimaussovelluksista, joiden parissa olemme työstäneet?Vieraile Tapaustutkimukset-sivullamme tai ota yhteyttä suoraan MK-tiimiin keskustellaksesi ainutlaatuisista tarpeistasi asiantuntijan kanssa.
