Metal Bükme Çekme Parçaları Nelerdir?

Metal bükme çekme parçaları düz metal sac stokundan hassas açısal özelliklere, kavisli duvarlara ve içi boş profillere sahip üç boyutlu parçalar oluşturmak için iki soğuk şekillendirme işleminin (bükme ve derin çekme) birleştirilmesiyle üretilen sac bileşenlerdir. Bükme, açılar, flanşlar ve kanallar oluşturmak için metali düz bir eksen boyunca deforme eder; çizim ise tabakayı bir kalıbın üzerine çekerek fincanlar, kutular ve derinliği olan kapalı şekiller oluşturur. . Ortaya çıkan parçalar, orijinal metalin yapısal bütünlüğünü korurken, katı stoktan işlenerek üretilmesi pratik olmayan veya ekonomik olmayan karmaşık geometrilere ulaşır.

Bu parçalar otomotiv, havacılık, elektronik, inşaat ve tüketim malları endüstrilerindeki modern üretimin temelini oluşturur. Örneğin tek bir araç gövdesi, kapı panelleri ve tavan raylarından braket düzeneklerine ve yakıt deposu kabuklarına kadar yüzlerce metal bükme ve çekme parçası içerir. Bu parçaların ne olduğunu, nasıl yapıldığını ve bunların kalitesini neyin yönettiğini anlamak, mühendisler, satın alma uzmanları ve sac metal bileşenlerle çalışan üreticiler için temel bilgidir.

Bükme Parçaları: Tanımı, Süreci ve Geometrisi

Metal bükme parçaları, düz bir metal boşluğa belirli bir eksen boyunca kuvvet uygulanarak kalıcı bir açı veya eğri oluşturan plastik deformasyona neden olarak üretilir. Süreç materyali ortadan kaldırmaz; kontrollü plastik gerginlik yoluyla yeniden dağıtır. Bükülmenin dış yüzeyi gerilim altında, iç yüzeyi ise basınç altındadır ve nötr eksen (ne gerilim ne de sıkıştırmanın olmadığı düzlem) yaklaşık olarak iç yüzeyden malzeme kalınlığının üçte biri ila yarısı kadar bükülme yarıçapına ve malzeme özelliklerine bağlı olarak.

Birincil Bükme Yöntemleri

Endüstriyel üretimde, her biri farklı parça geometrilerine, malzeme kalınlıklarına ve üretim hacimlerine uygun olan çeşitli bükme işlemleri kullanılır:

• V-bükme (hava bükme ve dip yapma) — En yaygın süreç; bir zımba metal levhayı V şeklinde bir kalıba bastırır. Hedef açıyı elde etmek için geri esneme açısını kullanarak, zımba dibe vurmadan önce hava bükme durur; Dip oluşturma, zımbayı kalıba temas edecek şekilde hareket ettirerek malzemeyi daha yüksek doğruluk için şekillendirir (dibin oluşturma için tipik olarak ±0,5°, havalı bükme için ise ±1° ila ±2°).
• U-bükme — Eşleşen bir zımba ve kalıp çifti kullanarak tek vuruşta kanal şeklinde veya U profilli parçalar oluşturur. Yapısal kanallar, kablo kanalları ve muhafaza çerçeveleri için ortaktır.
• Rulo bükme — Üç rulo, silindirik kabuklar, konik bölümler ve kavisli yapısal elemanlar gibi büyük yarıçaplı kavisli parçalar üretmek için levhayı veya plakayı aşamalı olarak deforme eder.
• Silme bükme (kenar bükme) — Sac sıkıştırılır ve bir silme kalıbı bir kenarını katlayarak flanşlar ve geri dönüş dudakları oluşturur. Genellikle kutu ve tava şekillendirme için abkant preslerde kullanılır.
• Döner bükme — Önceden cilalanmış veya kozmetik açıdan hassas malzemeler için tercih edilen, minimum yüzey işaretine sahip bükümler üretmek üzere dönen bir kalıp, levha yüzeyi boyunca yuvarlanır.

Minimum Bükülme Yarıçapı ve Geri Yaylanma

Her bükülmüş parçanın fizibilitesini ve doğruluğunu iki kritik parametre belirler. Minimum bükülme yarıçapı, bir malzemenin dış gerilim yüzeyinde çatlamadan bükülebileceği en küçük yarıçaptır; tipik olarak malzeme kalınlığının (t) katı olarak ifade edilir. Örneğin, yumuşak çeliğin (düşük karbonlu) tipik olarak minimum bükülme yarıçapı vardır. 0,5 ila 1 ton yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları gerektirebilirken 3 ila 5 ton Çatlama meydana gelmeden önceki minimum yarıçap.

Geri esneme, bükme kuvveti serbest bırakıldığında meydana gelen ve parçanın amaçlanan açıdan hafifçe açılmasına neden olan elastik toparlanmadır. Geri esnemenin büyüklüğü malzemenin akma mukavemeti arttıkça artar ve bükülme yarıçapı darlaştıkça azalır. Proses mühendisleri, aşırı bükme (hedef açıdan 2° ila 5° daha dar bir kalıp açısı kullanarak) veya kalınlık boyunca plastik gerinim yoluyla elastik toparlanmayı en aza indiren dip oluşturma ve madeni para basma işlemlerini kullanarak bu durumu telafi eder.

Parça Çizimi: Tanım, Süreç ve Derinlik Yeteneği

Çizim parçaları - daha kesin olarak derin çekme parçaları - düz bir metal iş parçasının bir zımba kullanılarak kalıp boşluğuna bastırılmasıyla, alt kısmı kapalı ve üstü açık içi boş üç boyutlu bir şekil oluşturularak üretilir. İşlem, flanş malzemesini kalıbın içine doğru ve aşağı doğru çeker, duvarları hafifçe inceler ve metal akarken flanşı kalınlaştırır. Çizim, içecek kutuları, pişirme kapları, otomotiv yakıt depoları, tıbbi cihaz muhafazaları ve yüksek hacimde üretilen diğer binlerce içi boş metal bileşenin ardındaki şekillendirme işlemidir.

Derin Çekme İşlem Sırası

Tam bir derin çekme işlemi aşağıdaki sırayı içerir:

1. Boş hazırlık — Sac stoktan dairesel veya şekilli bir boşluk kesilir. Ham parça çapı, hedef çizilen parça geometrisine ve malzemenin çekme oranı sınırlarına göre hesaplanır.
2. Boş tutma — Bir iş parçası tutucusu (basınç yastığı), iş parçasının flanşını kalıp yüzüne kontrollü basınçla sıkıştırarak flanş malzemesinin içeri doğru çekilirken kırışmasını önler.
3. Yumruk inişi — Zımba alçalarak işlenmemiş parçanın merkezi alanını kalıp boşluğuna doğru bastırır. Flanş malzemesi gerilim altında içeri doğru akarak kap duvarını oluşturur.
4. Parça çıkarma — Çekilmiş parça, itme pimleri veya hava püskürtme kullanılarak kalıptan çıkarılır.
5. Yeniden çizim (gerekirse) — Gerekli derinlik-çap oranı tek bir çekmede elde edilebilecek oranı aşarsa, parça, her biri çapı azaltan ve derinliği kademeli olarak artıran bir veya daha fazla yeniden çizim işlemine tabi tutulur.

Çekme Oranı ve Şekillendirilebilirlik Sınırları

Sınırlayıcı çekme oranı (LDR), parça yırtılmadan tek bir çekme işleminde elde edilebilecek maksimum boş çapın zımba çapına oranıdır. Düşük karbonlu çeliklerin çoğu için LDR yaklaşık olarak 2,0 ila 2,2 Bu, zımba çapının 2,2 katına kadar bir ham parçanın tek bir işlemde bir kaba çekilebileceği anlamına gelir. Alüminyum alaşımları tipik olarak LDR'lere sahiptir. 1,8 ila 2,0 paslanmaz çelik ise 1,8 ila 2,1 derecesine bağlı olarak. Tek çekmeli LDR'yi aşan derinlik-çap oranları gerektiren parçalar, iş sertleşmesinin sınırlayıcı hale gelmesi durumunda ara tavlama ile çoklu çekme aşamalarında üretilir.

Metal Bükme ve Çekme Parçalarında Kullanılan Malzemeler

Parçaların bükülmesi ve çekilmesi için malzeme seçimi, şekillendirilebilirlik (çatlama veya kırışma olmadan gerekli deformasyona girebilme yeteneği), bitmiş parçadaki mukavemet, korozyon direnci ve maliyetin dengelenmesini gerektirir. Aşağıdaki malzemeler endüstrilerdeki üretim hacminin çoğunluğunu temsil etmektedir:

Bükme ve Çizim için Takımlar: Kalıplar, Zımbalar ve Presler

Takım sistemi (kalıplar ve zımbalar), bükme ve çekme operasyonlarında parça kalitesinin ve üretim ekonomisinin merkezi belirleyicisidir. Takım tasarımında malzemenin geri esnemesi, ham tutucu kuvveti, kalıp açıklığı, zımba köşesi yarıçapı ve yağlama stratejisi aynı anda hesaba katılmalıdır.

Bükme Takımları

Bükmeye yönelik abkant pres takımı, abkant pres makinesine monte edilmiş bir zımba (üst takım) ve kalıptan (alt takım) oluşur. Standart Avrupa tarzı (Wila/Trumpf uyumlu) takımlama sistemleri, özel takımlara ihtiyaç duymadan farklı parça uzunlukları ve profiller için yapılandırılabilen modüler zımba ve kalıp segmentleri kullanır; bu da kısa vadeli veya prototip üretimi için kurulum maliyetlerini önemli ölçüde azaltır. Yüksek hacimli aşamalı kalıp bükme için, her parça geometrisi için tipik takım çeliği sertliği ile özel sertleştirilmiş takım çeliği takımları belirtilir. 58–62 HRC Milyonlarca döngü boyunca aşınmaya karşı dayanıklı çalışma yüzeyleri için.

Çizim Aletleri

Derin çekme kalıpları, zımba ve kalıp arasında hassas bir açıklığa sahip bir zımba, kalıp halkası ve boş tutucudan oluşur (tipik olarak Malzeme kalınlığından %10 ila %15 daha fazla tek çekme işlemleri için) aşırı incelmeden metal akışına izin vermek için. Kalıp köşesi yarıçapları kritiktir: çok küçük bir kalıp yarıçapı parçayı kalıp girişinde yırtar; çok büyük bir yarıçap kırışmaya neden olur. Çelik için kalıp yarıçapları tipik olarak 4 ila 10 ton (malzeme kalınlığının dört ila on katı), daha sığ çekmeler için daha büyük yarıçaplar ve daha derin parçalarda daha sıkı geometri kontrolü için daha küçük yarıçaplar kullanılır.

Seçime Basın

Bükme operasyonlarında, malzeme kalınlığına ve bükme uzunluğuna uygun tonajlı abkant presler (hidrolik, servo-elektrik veya mekanik) kullanılır. V-bükme yumuşak çeliğine yönelik genel bir kural, yaklaşık olarak Malzeme kalınlığının milimetresi başına bükülme uzunluğunun metresi başına 8 ton kuvvet . Çizim operasyonları, iç kızağın zımbayı tahrik ettiği ve dış kızağın boş tutucu kuvvetini bağımsız olarak kontrol ettiği tek etkili veya çift etkili hidrolik presleri kullanır; bu, derin çekmede tutarlı flanş kontrolü için gerekli olan bir yetenektir.

Temel Kalite Parametreleri ve Ölçüm Yöntemleri

Boyutsal doğruluk, yüzey bütünlüğü ve malzeme özelliğinin korunması, metal bükme ve çekme parçaları için üç temel kalite alanıdır. Her biri, mühendislik çizimlerinde ve geçerli standartlarda tanımlanan özel ölçüm yöntemleri ve kabul kriterlerine tabidir.

Boyutsal Toleranslar

Bükülmüş parçalar için açı toleransları prosese bağlıdır: havalı bükme tipik olarak şu sonuçlara ulaşır: ±1° ila ±2° , dibe vurma ve para basımı elde edilirken ±0,5° veya daha iyisi . Bükülmüş parçalardaki doğrusal boyutlar geri esnemeden etkilenir ve genellikle aynı seviyede tutulur. ±0,5 mm genel endüstriyel parçalar için ve ±0,1 ila ±0,2 mm Yakın montaj gerektiren hassas montajlar için. Derin çekilmiş parçalar, duvar kalınlığı değişimi (tipik olarak nominal duvar kalınlığının ±%10'u kabul edilebilir), flanş düzlüğü ve genel yükseklik tutarlılığı açısından ölçülür.

Yüzey Kalitesi

Parçaların bükülmesi ve çekilmesi için kabul edilebilir yüzey kalitesi, belirli kusurların bulunmaması ile tanımlanır:

• Bükülme yarıçaplarındaki çatlaklar - Malzemenin sünekliğine veya aşırı iş sertleşmesine göre yetersiz bükülme yarıçapının göstergesi; kritik bileşenler üzerinde görsel olarak ve boya penetrant testiyle incelenir
• Kırışma — çekilmiş parçaların flanşı veya duvarındaki sıkıştırma kırışıklıkları; yetersiz boş tutucu kuvvetinin neden olduğu; görsel standartlara veya yüzey profilometrisine göre değerlendirilir
• yırtılma - çekilmiş parçalardaki zımba yarıçapında veya kalıp girişinde kırılma; aşırı çekme oranı, yetersiz yağlama veya hatalı kalıp yarıçapından kaynaklanır
• Portakal kabuğu — başlangıç malzemesindeki büyük tane boyutunun neden olduğu kaba yüzey dokusu; malzeme özellikleriyle kontrol edilir ve yüzey pürüzlülüğü standartlarına (Ra değerleri) göre doğrulanır
• Kızdırma ve puanlama — metalin alete yapışması veya kalıntılardan kaynaklanan alet izleri; yağlama yönetimi ve kalıp yüzey kalitesi bakımı yoluyla kontrol edilir

Et Kalınlığı Ölçümü

Çizilen kısımlardaki duvar incelmesi ultrasonik kalınlık ölçer veya kesit ölçümü kullanılarak ölçülür. Kritik inceltme bölgesi tipik olarak çift eksenli gerilimin en yüksek olduğu zımba yarıçapı ve kalıp giriş yarıçapındadır. Çoğu yapısal uygulama için, Nominal kalınlığın %20'sine kadar duvar incelmesi kabul edilebilir; basınç içeren veya güvenlik açısından kritik parçalar için daha sıkı sınırlar uygulanır ve birinci ürün numunelerinin yıkıcı kesit analizi ile doğrulanabilir.

Sektörlere Göre Ortak Endüstriyel Uygulamalar

Metal bükme ve çekme parçaları Neredeyse her imalat sektöründe, tek prototiplerden yılda milyarlarca birime kadar değişen miktarlarda üretilmektedir. Aşağıdaki örnekler uygulamanın kapsamını göstermektedir:

Otomotiv İmalatı

Tek bir binek araç yaklaşık olarak şunları içerir: 200 ila 300 farklı sac metal parça çoğunluğu bükme ve çekme yoluyla üretilir. Gövde panelleri (kapılar, kaput, tavan, çamurluklar) büyük transfer preslerinde düşük karbonlu veya yüksek mukavemetli çelik boşluklardan çekilir. Yapısal bileşenler (A sütunları, külbütör panelleri, çapraz elemanlar) yüksek hızlı preslerde yuvarlanarak şekillendirilir veya aşamalı olarak bükülür. Yakıt depoları kaplamalı çelik veya alüminyumdan yapılmıştır. Otomotiv sektörü, yıllık 90 milyon aracı aşan küresel üretimle, dünya çapında en büyük metal şekillendirme hacmini gerçekleştirmektedir.

Havacılık ve Savunma

Uçak yapısal çerçeveleri, kaplama panelleri, perdeler ve kaburga bölümleri, hassas bükme, gererek şekillendirme ve hidroforming işlemleri kullanılarak alüminyum alaşımlarından (öncelikle 2xxx ve 7xxx serisi) üretilir. Havacılık ve uzay bükme parçalarındaki toleranslar, genel endüstriyel uygulamalara göre önemli ölçüde daha sıkıdır; profil toleransları genellikle aynı seviyede tutulur. ±0,2 mm Metre ölçeğinin üzerindeki parçalar. Çizim, basınçlı kap bileşenleri, aktüatör muhafazaları ve yakıt sistemi parçaları için kullanılır.

Elektronik ve Elektrikli Ekipmanlar

Elektronik ekipmanlara yönelik muhafazalar, şasiler, ekranlar ve konnektör muhafazaları, soğuk haddelenmiş çelik, alüminyum veya bakır alaşımlarından bükülerek yüksek hacimlerde üretilir. Hassas aşamalı kalıp bükme, karmaşık braket ve klip geometrilerinin dakikada yüzlerce parça damgalama preslerinde. Çizim, pil muhafazaları, kapasitör kutuları ve kapalı elektronik muhafazalar için kullanılır.

İnşaat ve Mimarlık

Yapısal braketler, cephe kaplama panelleri, çatı kaplama profilleri, kapı çerçeveleri ve HVAC kanalları galvanizli çelik, alüminyum veya paslanmaz çelikten bükülerek üretilir. Sürekli bir bükme işlemi olan rulo şekillendirme, yüksek üretim hızlarında tutarlı kesitlere sahip uzun yapısal profiller (aşıklar, raylar, kanallar) üretir. Özel mimari kaplama panelleri genellikle yüzey kaplamasının korunmasına ayrıntılı bir dikkat gösterilerek abkant abkant bükme kullanılarak düşük hacimlerde üretilir.

Tıbbi Cihaz ve Ekipmanlar

Cerrahi alet bileşenleri, implant muhafazaları, sterilizasyon tepsileri ve teşhis ekipmanı muhafazaları, paslanmaz çelikten (tipik olarak 304 veya 316L sınıfı) veya titanyum alaşımlarından çekilir ve bükülür. Tıbbi uygulamalar, en yüksek düzeyde yüzey kalitesi (implanta bitişik yüzeyler için Ra ≤ 0,8 µm), malzeme izlenebilirliği ve boyutsal tutarlılık gerektirir; bu da onları en zorlu metal şekillendirme uygulamaları haline getirir.

Metal Bükme ve Çekme Parçalarına İlişkin Tasarım Hususları

Metal bükme ve çekme parçalarının etkili tasarımı, proses sınırlamaları ve parça geometrisinin üretilebilirliği nasıl etkilediği hakkında bilgi gerektirir. Çeşitli tasarım kuralları evrensel olarak geçerlidir:

Bükülme Toleransı ve Ham Parça Geliştirme

Her büküm, bükülmüş parçanın nominal dış boyutlarına göre geliştirilmiş (düz) işlenmemiş malzemeye malzeme uzunluğu ekler. Bu bükülme payı malzeme kalınlığına, bükülme yarıçapına ve K faktörüne (nötr eksen konumunu tanımlayan malzemeye özgü bir sabit) bağlıdır. Doğru düz ham hesaplama çok önemlidir: Boş geliştirmede 0,5 mm altı bükümlü bir parça üzerinde 3 mm kümülatif boyut hatası bitmiş parçada - hassas uygulamalarda montaj girişimine veya kabul edilemez boşluğa neden olacak kadar yeterli.

Bükümlerin Yakınına Delik ve Unsur Yerleştirme

Bükülme çizgisine çok yakın yerleştirilen delikler, yarıklar ve kesikler, metalin bükülme yarıçapı etrafında akması nedeniyle şekillendirme sırasında deforme olacaktır. Bir delik kenarından bir büküm çizgisine kadar olan minimum mesafe genellikle 1,5 ton bükülme yarıçapı yuvarlak delikler için ve 3t bükülme yarıçapı viraja paralel yuvalar için. Bu minimum değerden daha yakın olan özellikler, ya bükme sonrası delme (bir işlem ekleme) ya da özelliğin etrafındaki bozulmanın kabul edilmesini gerektirecektir.

Parça Tasarım Kurallarını Çiz

Derin çekilmiş parçalar, bir parçanın belirli sayıda çizim işleminde üretilebilir olup olmadığını belirleyen özel tasarım kısıtlamalarına tabidir:

• Derinlik-çap oranı — tek bir çekimde çapın yaklaşık %75'ini aşan derinliğe sahip parçalar çoğu malzeme için çok aşamalı işleme gerektirir
• Dikdörtgen çizilmiş parçalarda köşe yarıçapları — Köşeler en fazla deforme olan alanlardır; köşe yarıçapları en az olmalıdır 3 ila 5 ton yırtılmayı önlemek için ve tek çekme fizibilitesi için köşe yarıçapının parça yüksekliğine oranı 0,2'den büyük olmalıdır.
• Taslak açıları — çekilen parçaların duvarlarındaki hafif koniklik (0,5° ila 2°), kalıptan çıkarmayı kolaylaştırır ve parçanın zımbaya yapışması riskini azaltır
• Düzgün duvar kalınlığı — Duvar kalınlığındaki ani değişiklikler yırtılmaya yatkın gerilim yoğunlaşma bölgeleri yaratır; Mümkün olan her yerde kademeli geçişler tercih edilir

Yüzey İşlem ve İşlem Sonrası Seçenekleri

Metal bükme ve çekme parçaları sıklıkla korozyon direncini, görünümü, sertliği veya boyama veya yapıştırma gibi sonraki işlemlere uygunluğu artıran sonradan şekillendirme yüzey işlemlerine tabi tutulur. Yaygın işlem sonrası işlemler şunları içerir:

• Çapak alma ve kenar bitirme - operatör güvenliği ve montaj yönünde montaj uyumu için gerekli olan tamburlama, bant taşlama veya robotik çapak alma kullanılarak keskin kenarların ve çapakların kesik kenarlardan çıkarılması
• Çinko fosfatlama — boyamadan önce çelik parçalara uygulanan dönüşüm kaplaması, boya yapışmasını iyileştirir ve geçici korozyon koruması sağlar
• Elektrokaplama — korozyon direnci, sertlik veya iletkenlik için parça yüzeyine çinko, nikel, krom veya kalay kaplanır
• Eloksal - kapatılabilen ve boyanabilen sert, gözenekli bir oksit tabakası üreten alüminyum parçaların elektrokimyasal oksidasyonu; havacılık ve tüketici elektroniği alüminyum parçalarına yönelik standart
• Toz kaplama - 180–200°C'de kürlenen elektrostatik olarak uygulanan polimer tozu; mimari ve endüstriyel uygulamalar için mükemmel korozyon ve UV direncine sahip dayanıklı, tekdüze renkli kaplama sağlar
• Pasivasyon — serbest demiri yüzeyden çözmek ve pasif krom oksit katmanını eski haline getirmek için paslanmaz çelik parçaların asitle işlenmesi, tıbbi ve gıdayla temas eden uygulamalar için korozyon direncinin arttırılması