مبنای علمی واقعی برای بریدگی های بای پس در قالب های مهر زنی ورق فلزی

bypass notches in a progressive die carrier strip provide controlled stress relief between forming stations

تعریف بریدگی های بای پس و نقش آنها در مهندسی دای مهر زنی

وقتی به یک طرح نواری برای قالب پیشرونده نگاه می کنید، متوجه بریدگی های کوچکی در امتداد لبه های حامل یا بین ایستگاه ها خواهید شد که تقریباً تصادفی به نظر می رسند. آنها نیستند. این ویژگی‌ها، بریدگی‌های بای‌پس، یکی از مهندسی‌شده‌ترین جنبه‌های قالب‌بندی ورق فلزی را نشان می‌دهند، اما دلیل علمی آنها به ندرت به گونه‌ای مستند شده است که بررسی‌های مهندسی را برآورده کند.

بریدگی های بای پس در قالب های مهر زنی پیشرونده چیست؟

بریدگی‌های بای‌پس ویژگی‌های امدادی کنترل‌شده‌ای هستند که عمداً در نوار حامل یک قالب کوبنده پیشرونده برای مدیریت جریان مواد، توزیع مجدد تنش برشی، و کاهش ضربه-از طریق نیروها در طول عملیات شکل‌دهی، بریده می‌شوند. آنها به صورت بریدگی منفی (مواد حذف شده) و بریدگی مثبت (مواد اضافه شده یا ثابت مانده) وجود دارند تا به طور انتخابی سفتی نوار را در مکان های بحرانی تغییر دهند.

بنابراینمهر زنی فلز در هسته آن چیست? این تبدیل مواد ورق مسطح به هندسه تمام شده از طریق توالی عملیات برش، خمش و شکل دهی است. در یک قالب پیشرونده، نوار در حالی که هنوز به یک شبکه حامل متصل است، از طریق چندین ایستگاه پیشروی می کند. هر ایستگاه نیروهایی را اعمال می کند که از طریق خود نوار با ایستگاه های مجاور تعامل دارند. بریدگی های بای پس این مسیر انتقال نیرو را به شیوه ای کنترل شده قطع می کنند و مناطق تغییر شکل را جدا می کنند تا هر ایستگاه بتواند کار خود را بدون آسیب رساندن به ویژگی های مجاور انجام دهد.

تعریف مهر زنی که اکثر مهندسان می آموزند، مکانیک پایه پانچ و شکل دهی را پوشش می دهد. اما درک آنچه که قالب‌ها در عمل وجود دارند به این معنی است که هر ویژگی در طرح‌بندی نوار قالب پیشرونده یک هدف مکانیکی را دنبال می‌کند. بریدگی های بای پس نیز از این قاعده مستثنی نیستند. آنها به عنوان مرزهای تنش مهندسی شده عمل می کنند و مکان و نحوه تغییر شکل نوار حامل را در طول هر ضربه فشار کنترل می کنند.

چرا منطق مهندسی فراتر از فروشگاه مهم است-سنت طبقه

مشکل اینجاست بسیاری از بریدگی‌های بای پس منفی و مثبت در قالب‌های مهر زنی ورق فلزی طی دهه‌ها آزمایش-و-در اتاق‌های ابزار ایجاد شدند. یک سازنده باتجربه یک بریدگی اضافه می کند زیرا "آخرین بار کار کرد" یا "ما همیشه این کار را انجام داده ایم." نتیجه؟ مشخصاتی که نمی‌توان در بازبینی طراحی از آنها دفاع کرد، نمی‌توان آن‌ها را به مواد یا هندسه‌های جدید مقیاس‌بندی کرد و بدون چرخه‌های آزمایشی گران‌قیمت نمی‌توان آن‌ها را بهینه کرد.

اگر شما یک طراح قالب یا مهندس فرآیند هستید، به چیزی بیش از تمرین موروثی نیاز دارید. شما به منطق مهندسی نیاز دارید که توضیح دهد چرا عمق، عرض و محل بریدگی خاص باعث کاهش تنش مطلوب می شود. شما باید مکانیک را به خوبی درک کنید تا پیش‌بینی کنید چه اتفاقی می‌افتد زمانی که خواص مواد تغییر می‌کند، زمانی که عرض نوار باریک می‌شود، یا زمانی که شدت شکل‌گیری در یک ایستگاه خاص افزایش می‌یابد.

این مقاله این شکاف را پر می کند. به جای اینکه به سادگی بیان کند که از شکاف های بای پس در فرآیند مهر زنی استفاده می شود، علم زیربنایی را توضیح می دهد: نظریه توزیع تنش، ناهمسانگردی مواد، مکانیک امداد کنترل شده، و تعامل آنها با طراحی نوار حامل. هدف این است که واژگان و فیزیک را در اختیار شما قرار دهیم تا به جای خرید{2}}طبقات فولکلور به تنهایی، بریدگی های دور زدن را با اطمینان، با پشتوانه اصول اولیه مشخص کنید.

مکانیک با درک دقیق چگونگی انتشار نیروها از طریق یک نوار حامل در طول شکل‌گیری شروع می‌شود، و وقتی یک ناپیوستگی عمدی را در آن مسیر بار وارد می‌کنید، در سطح ماده چه اتفاقی می‌افتد.

مکانیک بنیادی پشت عملکرد بریدگی بای پس

تصور کنید یک نوار پیوسته از ورق فلزی در حال پیشروی از طریق یک قالب پیشرونده است. در هر ایستگاه، پانچ ها و ابزارهای شکل دهی نیرو به مناطق خاصی از آن نوار اعمال می کنند. وب حاملی که آن مناطق را به هم متصل می کند غیرفعال نیست. این نیروها را به صورت جانبی منتقل می‌کند، به این معنی که آنچه در ایستگاه چهار اتفاق می‌افتد می‌تواند بر وضعیت مادی ایستگاه پنج قبل از تماس مطبوعاتی با آن تأثیر بگذارد. این جفت نیرو جایی است که بریدگی های بای پس ارزش مهندسی خود را به دست می آورند.

فرآیند مهر زنی فلز در قالب پیشرونده، نوار حامل را در طول هر ضربه فشار وارد مجموعه ای پیچیده و رقابتی از بارها می کند. عملیات کشیدن مواد را به داخل می کشاند.عملیات مهر زنی با مشتایجاد رهاسازی برشی ناگهانی عملیات خمشی محور خنثی را جابجا می کند و باعث ایجاد کرنش موضعی می شود. بدون مداخله، نوار حامل به عنوان یک پل سفت و سخت عمل می کند که همه این نیروها را به طور همزمان در سراسر ایستگاه ها منتقل می کند و برهمکنش های غیرقابل پیش بینی ایجاد می کند که دقت ابعاد را کاهش می دهد.

بریدگی های بای پس این مشکل را با انجام سه عملکرد مکانیکی متمایز حل می کنند:

کنترل جریان مواد- با ایجاد نقاط تسکین کنترل‌شده در حامل، بریدگی‌های بای پس به ورق فلز اجازه می‌دهند تا به صورت محلی بدون محدودیت بیش از حد از ایستگاه‌های مجاور تغییر شکل دهند. ماده می‌تواند در یک ایستگاه شکل‌دهی به سمت داخل یا بیرون کشیده شود بدون اینکه هندسه خالی همسایه را به همراه خود بکشد.
توزیع مجدد تنش برشی- در طول عملیات برش و سوراخ کردن، تنش برشی در رابط-به- ابزار متمرکز می‌شود. بریدگی های بای پس، تنش باقیمانده را به دور از مناطق تشکیل دهنده بحرانی هدایت می کنند، و از تسلیم موضعی یا ترک{4} ریز که در غیر این صورت به ویژگی های قطعه نهایی انتشار می یابد، جلوگیری می کند.
کاهش ضربه-از طریق نیروها- هنگامی که یک مشت از مواد در حین خالی کردن یا سوراخ کردن می شکند، آزاد شدن ناگهانی انرژی کشسان ذخیره شده باعث ایجاد یک ضربه-از طریق یک رویداد می شود. این شوک از طریق نوار منتقل می‌شود و می‌تواند آن را از سطح قالب بلند کند و باعث تغذیه نادرست{3}}و ناهماهنگی خلبان در ایستگاه‌های پایین‌دست شود.

چگونه بریدگی های بای پس جریان مواد را در طول شکل گیری کنترل می کنند

در هر عملیات مهر زنی ورق فلزی که شامل کشش یا کشش می شود، مواد باید از نواحی اطراف به ناحیه شکل دهی جریان یابد. اگر نوار حامل در نزدیکی آن ایستگاه بیش از حد صلب باشد، در برابر جریان مقاومت می کند. نتیجه نازک شدن بیش از حد دیواره قطعه، چروک شدن فلنج یا شکافتن کامل است. یک بریدگی بای پس که در بالادست یا پایین دست ایستگاه کشش قرار دارد، مقاومت مقطعی حامل را کاهش می‌دهد و به مواد اجازه می‌دهد آزادانه به داخل حفره قالب حرکت کنند بدون اینکه با سفتی طولی نوار مقابله کنند.

این همان اصل پشت حامل های وب کششی است که در ادبیات طراحی قالب مترقی توضیح داده شده است. همانطور کهراهنمای طراحی نوار حاملتوجه داشته باشید، یک حامل جامد اجازه حرکت عمودی قطعات را نمی دهد، و کل نوار باید در تمام طول حرکت صاف بماند. بریدگی های بای پس انطباق انتخابی را ایجاد می کنند و به هر ایستگاه آزادی تغییر شکل مستقل را می دهند در حالی که نوار همچنان به طور قابل اعتماد تغذیه می کند.

توزیع مجدد استرس و ضربه زدن{0}}از طریق کاهش نیرو

هنگامی که یک پانچ از مواد عبور می کند، انرژی الاستیک ذخیره شده در نوار تقریباً بلافاصله آزاد می شود. این snap{1}}از طریق یک سنبله نیرو ایجاد می کند که از طریق حامل در هر دو جهت حرکت می کند. در یک نوار بدون ویژگی های امدادی، آن سنبله به عنوان بار ضربه ای گذرا به ایستگاه های مجاور می رسد. طی هزاران چرخه، این تکانه مکرر حامل را خسته می‌کند، هندسه سوراخ خلبان را مخدوش می‌کند و سایش قالب را در ایستگاه‌های همسایه تسریع می‌کند.

بریدگی های بای پس به عنوان فیلترهای مکانیکی پایین{0} عمل می کنند. مقطع کاهش‌یافته در شکاف، پالس نیرو را قبل از رسیدن به ایستگاه بعدی جذب و کاهش می‌دهد. ریشه شکاف تحت بار گذرا تغییر شکل می دهد و انرژی جنبشی را به کرنش موضعی تبدیل می کند تا اینکه آن را به نوار منتقل کند. فن‌آوری مدرن مهر زنی از این اصل برای حفظ تلورانس‌های محکم‌تر در سرعت‌های پرس بالاتر استفاده می‌کند، جایی که نیروهای ضربه‌ای{5}}به دلیل افزایش شتاب و کاهش سرعت رام شدیدتر می‌شوند.

جلوگیری از بلند کردن نوار و نادرست{0}}شرایط تغذیه

بلند کردن نوار یکی از رایج ترین اختلالات تولید در عملیات قالب پیشرونده است. هنگامی که از طریق نیروها یا بارهای شکل‌دهی نامتعادل، نوار را از سطح قالب به سمت بالا می‌برند، خلبان‌ها نمی‌توانند در چرخه تغذیه بعدی مجدداً-درگیر شوند. نوار در حالت نامناسب پیش می‌رود و باعث سوراخ‌های بزرگ، جابجایی خطوط خمشی و در موارد شدید، برش پیل پیلوت می‌شود.

در میان روش های ثابت شده مهر زنی فلز برای جلوگیری از این امر، بریدگی های بای پس توانایی نوار را برای انتقال اجزای نیروی عمودی بین ایستگاه ها کاهش می دهد. یک بریدگی بین یک ایستگاه خالی سنگین و یک ایستگاه شکل‌دهی دقیق، رفتار دینامیکی آنها را جدا می‌کند. عبور از ایستگاه خالی-محلی باقی می ماند. تماس نواری ایستگاه شکل دهی پایدار می ماند. دقت خوراک در حد تحمل باقی می ماند.

بدون این ویژگی های امدادی، استحکام نوار حامل به جای یک دارایی به یک بدهی تبدیل می شود. هر رویداد نیرویی را در کل قالب منتقل می‌کند و خطاهای ابعادی را ایجاد می‌کند که در هر ایستگاه ترکیب می‌شود و خستگی مواد پیشرونده که عمر حامل را کوتاه می‌کند. هندسه این شکاف ها، عمق، عرض، زاویه و شعاع ریشه آنها، دقیقاً تعیین می کند که چه مقدار جداسازی ایجاد می کنند. این هندسه مستقیماً به تئوری توزیع تنش و ویژگی‌های مواد بستگی دارد، که بر نحوه واکنش نوار به ناپیوستگی‌های عمدی در مقطع-ش نظارت می‌کند.

stress concentration at a bypass notch root where internal load paths converge around the geometric discontinuity

نظریه توزیع تنش و پارامترهای هندسه بریدگی

هر بریدگی بای پس یک ناپیوستگی هندسی را به نوار حامل وارد می کند. این ناپیوستگی نحوه جریان تنش را در مواد تغییر می‌دهد و هندسه خاص شکاف تعیین می‌کند که آیا جداسازی عملکردی را فراهم می‌کند یا به سادگی نوار را بدون ایجاد تسکین معنی‌دار ضعیف می‌کند. این تفاوت به تئوری تمرکز تنش و نحوه تعامل آن با مقطع باربری-بار- در طول عملیات قالب پیشرونده مربوط می‌شود.

تئوری تمرکز تنش در هندسه شکافی به کار گرفته شد

هر جا که یک تغییر ناگهانی در هندسه وجود داشته باشد که مسیر بار داخلی را مجبور می کند تا حول یک ناپیوستگی منحرف شود، تمرکز تنش رخ می دهد. شما می توانید استرس را به عنوان جریان از طریق بخشی مانند خطوط جریان در یک سیال مجسم کنید. در جایی که این خطوط با هم جمع می شوند، در اطراف یک سوراخ، یک ریشه بریدگی، یا یک گوشه تیز، تنش محلی به طور قابل توجهی بالاتر از مقدار اسمی در مواد اطراف می شود. نسبت تنش محلی اوج به تنش اسمی برابر استعامل تمرکز استرس، Kt.

در طراحی قالب مهر زنی، یک بریدگی بای پس یک افزایش عمدی استرس است. به نظر می رسد خلاف واقع است. چرا عمداً مکانی ایجاد می کنید که استرس در آن تقویت شود؟ زیرا بریدگی یک منطقه کنترل شده از مواد حامل را برای محافظت از هندسه قطعه قربانی می کند. با متمرکز کردن انرژی کرنش در ریشه شکاف، تغییر شکل را از ویژگی‌های شکل‌دهی دور کرده و به ناحیه‌ای هدایت می‌کنید که هیچ آسیبی به قسمت نهایی وارد نمی‌کند. بریدگی نیروهای رقابتی بین ایستگاه ها را جذب می کند به طوری که مناطق شکل گیری بحرانی دست نخورده باقی می مانند.

رابطه بین شعاع ریشه بریدگی و Kt به خوبی در مکانیک مهندسی ثابت شده است. شعاع تیزتر در ریشه شکافی، ضریب تمرکز تنش بالاتری ایجاد می‌کند، به این معنی که تنش اوج در آن مکان نسبت به نوار اطراف به طور چشمگیری افزایش می‌یابد. شعاع وسیع‌تر و سخاوتمندانه‌تر، بار را در ناحیه وسیع‌تری توزیع می‌کند و تنش اوج را کاهش می‌دهد، اما اثربخشی بریدگی را به عنوان یک ویژگی جداسازی کاهش می‌دهد. تحقیقات روی اثرات بریدگی تأیید می‌کند که با افزایش Kt، میدان تنش موضعی شدیدتر و موضعی‌تر می‌شود، در حالی که مقادیر پایین‌تر Kt تنش را در ناحیه بزرگ‌تری پخش می‌کند.

برای یک میله مستطیلی با بریدگی های لبه مخالف، اگر عرض میله 12 میلی متر با شعاع بریدگی 2 میلی متر باشد، ضریب تمرکز تنش تقریباً به 05/3 می رسد. این بدان معناست که تنش اوج در ریشه شکافی بیش از سه برابر بیشتر از تنش اسمی در مقطع{3}} باقی مانده است. در نوارهای حامل قالب پیشرونده نیز همین اصل صادق است. یک بریدگی با شعاع ریشه محکم، استرس را به شدت متمرکز می کند و یک مرز جداشدگی تهاجمی ایجاد می کند. یک بریدگی با شعاع ریشه بزرگ، انتقال تدریجی تری ایجاد می کند، مناسب برای کاربردهایی که نیاز به تسکین نسبی دارید، بدون اینکه خطر ترک خوردگی ناشی از خستگی در ریشه شکافی طی هزاران چرخه پرس ایجاد شود.

این نتیجه اصلی در طراحی قالب مهر زنی فلزی است: بریدگی های تیزتر به طور موثرتری از هم جدا می شوند اما خطر خستگی بیشتری ایجاد می کنند. بریدگی های ملایم تر بیشتر طول می کشد اما ممکن است ایزوله کافی بین ایستگاه ها ایجاد نکند. فرآیند قالب مستلزم متعادل کردن این تقاضاهای رقابتی بر اساس حجم تولید، خواص مواد و شدت عملیات شکل‌دهی در ایستگاه‌های مجاور است.

تغییر محور خنثی و تأثیر آن بر قرارگیری شکاف

در طول عملیات خمشی در قالب پیشرونده، محور خنثی ماده، صفحه ای که تنش از کشش روی سطح خارجی به فشار در سطح داخلی تغییر می کند، در مرکز هندسی ضخامت ورق باقی نمی ماند. به سمت داخل خم حرکت می کند. درجه جابجایی به نسبت شعاع خمش به ضخامت ماده (نسبت R/t) و ویژگی های سخت شدن کار مواد بستگی دارد.

چرا این موضوع برای قرار دادن بریدگی بای پس اهمیت دارد؟ زیرا جابجایی محور خنثی تعیین می‌کند که نوار در طول شکل‌دهی در کجا بیشترین کرنش کششی را تجربه می‌کند. اگر یک بریدگی بای پس در جایی قرار گیرد که نوار حامل در حین انتقال بین ایستگاه‌ها دچار خمیدگی می‌شود، ریشه بریدگی محل حداکثر غلظت کرنش قرار می‌گیرد که بر روی-کرنش خمشی بالا قرار گرفته است. قرار دادن بریدگی در محل اشتباه در امتداد پروفیل خمشی نوار می تواند یک ویژگی تسکین دهنده عملکردی را به محل شروع ترک تبدیل کند.

رابطه حداقل شعاع خم در اینجا راهنمایی می کند. برای ضخامت ماده معین t، حداقل شعاع خمشی درونی وجود دارد که زیر آن الیاف بیرونی از حد ازدیاد طول خود فراتر رفته و ترک می‌خورند. هنگامی که نسبت R/t کوچک است (خم های محکم)، محور خنثی به طور قابل توجهی به سمت داخل تغییر می کند، گاهی اوقات به 30{5}}40٪ ضخامت از سطح داخلی به جای 50٪ اسمی. یک بریدگی بای پس که در ناحیه‌ای قرار می‌گیرد که این خمش شدید{6}}شعاع را تجربه می‌کند باید کرنش الیاف بیرونی بالا را به حساب آورد. شعاع ریشه بریدگی باید به اندازه کافی سخاوتمندانه باشد که غلظت تنش خود کرنش خمشی را تا نقطه شکست ترکیب نکند.

در طراحی عملی مهر زنی، این بدان معناست که بریدگی های بای پس به بهترین وجه در نواحی مسطح نوار حامل، به دور از هر گونه خمش طبیعی که هنگام بالا رفتن نوار روی بالابرها یا خم شدن بین ایستگاه های قالب رخ می دهد، قرار می گیرند. هنگامی که یک بریدگی باید در نزدیکی یک انتقال خمشی وجود داشته باشد، عمق و شعاع ریشه آن نیاز به مشخصات دقیق دارد تا از تجاوز حالت تنش ترکیبی از تحمل خستگی ماده جلوگیری شود.

پارامتر مهم، عمق بریدگی نسبت به ضخامت مواد است. یک بریدگی که 30-50% از مقطع- نوار را در لبه حامل حذف می‌کند، کاهش کافی در سفتی خمشی برای جدا کردن ایستگاه‌های مجاور ایجاد می‌کند. یک بریدگی که فقط 10-15٪ از سطح مقطع را حذف می کند ممکن است خیلی کم عمق باشد که انتقال نیرو را به طور معنی داری قطع کند و یک ناحیه ضعیف و بدون مزیت عملکردی ایجاد کند. برعکس، بریدگی بیش از 60 درصد عرض نوار، استحکام تغذیه را به خطر می اندازد و می تواند باعث شود که حامل تحت نیروی فشار مکانیزم تغذیه کمانش کند.

جدول زیر پارامترهای هندسی کلیدی برای شکاف بای پس قالب مهر زنی فلزی و منطق مهندسی پشت هر مشخصات را خلاصه می کند:

پارامتر هندسه	محدوده معمولی	منطق مهندسی
عمق بریدگی	30-50٪ از عرض حامل	باید سختی مقطع-را به اندازه کافی کاهش داد تا نیروهای ایستگاه جدا شوند. خیلی کم عمق هیچ تسکینی ایجاد نمی کند. خیلی عمیق یکپارچگی تغذیه نوار را به خطر می اندازد.
عرض بریدگی (در امتداد جهت نوار)	1.0 تن تا 3.0 تن (t=ضخامت مواد)	طول منطقه انتقال تنش را کنترل می کند. بریدگی‌های پهن‌تر منطقه سازگار طولانی‌تری ایجاد می‌کنند، اما مواد نوار بیشتری مصرف می‌کنند و راندمان زمین خوراک را کاهش می‌دهند.
زاویه بریدگی (مخروطی دیواره کناری)	0 درجه تا 30 درجه از عمود بر	دیواره های جانبی زاویه دار، ناگهانی انتقال هندسی را کاهش می دهند و Kt را در نقاط ورودی بریدگی پایین می آورند. دیوارهای عمود بر شیب تنش شدیدتری برای جداسازی تهاجمی ایجاد می کنند.
شعاع ریشه	حداقل 0.5 تا 2.0 تن	به طور مستقیم Kt را در عمیق ترین نقطه کنترل می کند. شعاع های کوچکتر استرس را به شدت متمرکز می کنند اما خطر خستگی را افزایش می دهند. شعاع بزرگتر بار را پخش می کند و عمر حامل را به قیمت جداسازی موضعی کمتر افزایش می دهد.
نسبت عمق-به-ضخامت	بر اساس شکل پذیری مواد متفاوت است	تعیین می کند که آیا ریشه شکاف در رژیم الاستیک در طول بارگذاری چرخه ای باقی می ماند یا تحت تغییر شکل پلاستیکی قرار می گیرد که منجر به ترک پیشرونده می شود.

هر یک از این پارامترها با سایر پارامترها تعامل دارند. یک بریدگی عمیق با شعاع ریشه سخاوتمندانه می تواند همان Kt موثر را به عنوان یک بریدگی کم عمق تر با شعاع محکم تر ارائه دهد، اما هندسه های میدان کرنش متفاوت و عملکرد خستگی متفاوت در طول عمر تولید ایجاد می کند. تصمیم طراحی مهر زنی به این بستگی دارد که کدام ترکیب، جداسازی کافی ایستگاه را در حالی که حجم تولید مورد نیاز را بدون ترک کریر حفظ می کند، ارائه می دهد.

این روابط هندسی به شما می گوید که چگونه یک بریدگی بای پس را برای یک حالت تنش معین اندازه کنید. اما خود ماده تعیین می‌کند که واقعاً این بریدگی تحت بار چگونه رفتار می‌کند. مواد انعطاف پذیر تنش را از طریق تسلیم موضعی در ریشه شکاف توزیع می کنند و به طور موثر غلظت را در طول زمان کم می کنند. مواد شکننده یا با استحکام{3}}نمی‌توانند به آسانی دوباره توزیع شوند، که باعث می‌شود -مقدار Kt طراحی‌شده پیش‌بینی‌کننده بسیار دقیق‌تری برای عملکرد-در دنیای واقعی باشد. خواص کششی مواد، سرعت سخت شدن کار، و ظرفیت ازدیاد طول، همگی بر نحوه استفاده از هندسه شکاف معین تأثیر می‌گذارند.

ویژگی های موادی که ابعاد شکاف را دور می زند

یک هندسه بریدگی که در فولاد ملایم عملکرد بی‌عیب و نقصی دارد، می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های فاجعه‌بار حامل در فولاد ضد زنگ در چند هزار ضربه شود. همان عمق و شعاع ریشه ای که جداسازی تمیز را در یک ماده فراهم می کند ممکن است باعث تسکین ناکافی یا شکست زودرس خستگی در ماده دیگر شود. خواص مواد ملاحظات ثانویه در مشخصات بریدگی بای پس نیستند. آنها محرک اصلی هستند.

چهار ویژگی مکانیکی بر رفتار بریدگی بای پس غالب است: استحکام کششی، استحکام تسلیم، درصد کشیدگی، و توان سخت شدن کار (n-مقدار). اینها با هم تعیین می‌کنند که چگونه نوار حامل به بارگذاری چرخه‌ای مکرر در ریشه شکاف در طول عملیات قالب پیشرونده پاسخ می‌دهد.تحقیق در مورد فرآیندهای مهر زنی قویتایید می کند که مشخصه مواد نه تنها برای شکل دادن به هندسه قطعه، بلکه برای هر پیوند در زنجیره تولید، از جمله قابلیت اطمینان نوار حامل ضروری است.

اصول طراحی ناچ فولادی ملایم و کربنی

مهر زنی فولاد کربنی نشان دهنده بخشنده ترین سناریو برای طراحی بریدگی بای پس است. فولادهای ملایم مانند SPCC، SAE 1008 و SAE 1010 معمولاً مقادیر کشیدگی 28-42٪ و مقاومت کششی متوسط در محدوده 270-400 MPa را ارائه می دهند. این کشیدگی بالا مستقیماً به تحمل برای بریدگی های عمیق تر تبدیل می شود. ماده در ریشه شکافی می تواند بدون شروع ترک تحت تغییر شکل پلاستیک موضعی قرار گیرد زیرا دارای ذخیره شکل پذیری قابل توجهی پس از کرنش کنسانتره هندسه بریدگی است.

هنگامی که با مهر زنی فولاد نورد سرد در رده فولاد ملایم کار می کنید، نسبت بازده نسبتاً پایین-به-کششی (معمولاً 0.55-0.70) به این معنی است که کار مواد با تغییر شکل به تدریج سخت می شود. این در واقع در ریشه شکافی مفید است. با خم شدن نوار حامل در طول هر ضربه فشار، کرنش ریشه ناچ- کمی سخت می‌شود و مقاومت موضعی آن در برابر تغییر شکل بیشتر افزایش می‌یابد. سخت شدن در چند صد سیکل اول تثبیت می شود و ریشه شکافی به حالت ثابتی می رسد که در آن کرنش حلقوی الاستیک باقی می ماند. این رفتار خود تثبیت کننده به این دلیل است که حامل های فولادی مهر و موم ملایم می توانند عمق بریدگی 40 تا 50 درصد از عرض حامل را بدون ترک خستگی تحمل کنند، حتی در حجم تولید بیش از یک میلیون ضربه.

شاخص سخت شدن کار برای فولاد ملایم معمولاً بین n=0.18 و n=0.24. n-مقدار بالاتر، توزیع کرنش یکنواخت تری را در اطراف شکاف ایجاد می کند، به این معنی که اثر غلظت تنش با تسلیم شدن مواد و گسترش ناحیه تغییر شکل به بیرون کاهش می یابد. n{4}}مقدار بالاتر به طور موثر غلظت تنش درک شده را کمتر از Kt نظری کاهش می‌دهد و به طراحان عرض جغرافیایی بیشتری در مشخصات هندسه بریدگی می‌دهد.

ملاحظات آلومینیوم و آلیاژ مس

فرآیند مهر زنی آلومینیوم مجموعه متفاوتی از محدودیت ها را معرفی می کند. آلیاژهای آلومینیومی که در قالب های پیشرونده استفاده می شوند، معمولاً 5052-H32، 6061-T4، و 3003-H14، در مقایسه با فولاد نرم دارای استحکام برشی کمتر و ازدیاد طول کمتری هستند. آن‌ها همچنین تمایل به گال زدن دارند، جایی که مواد در حین برش به سطح پانچ یا قالب می‌چسبند. این گالینگ سطوح بریدگی ناهموار و نامنظم با ریز پارگی‌ها را ایجاد می‌کند که فراتر از هندسه بریدگی طراحی‌شده، به عنوان افزایش‌دهنده استرس اضافی عمل می‌کنند.

ظرفیت سخت کاری کمتر آلومینیوم (n-معمولاً 0.08-0.16 بسته به مزاج) به این معنی است که ریشه شکافی نمی تواند تنش را به طور مؤثر از طریق تسلیم موضعی توزیع کند. سویه به جای پخش شدن به بیرون متمرکز می ماند. این را با محدودیت تحمل خستگی پایین‌تر آلومینیوم ترکیب کنید، و به ماده‌ای دست خواهید یافت که به طراحی‌های بریدگی محافظه‌کارانه‌تری نیاز دارد: عمق کم‌تر، شعاع ریشه‌های بزرگ‌تر و سطوح صاف‌تر در بریدگی.

آلیاژهای مس مانند C26000 (برنج کارتریج) کشش بهتری نسبت به آلومینیوم دارند اما چالش خود را معرفی می کنند. کار برنجی در مراحل اولیه تغییر شکل به سرعت سخت می شود، سپس سرعت سخت شدن کاهش می یابد. این بدان معناست که اولین ایستگاه‌های تشکیل‌دهنده در یک قالب پیشرونده می‌توانند به طور قابل‌توجهی ویژگی‌های نوار حامل را در نزدیکی یک بریدگی بای‌پس تغییر دهند و پاسخ خستگی آن را تا حدودی در طول حرکت نوار تغییر دهند. طراحانی که با آلیاژهای مس کار می‌کنند، باید قبل از رسیدن به ایستگاه‌هایی با عملیات شکل‌دهی تهاجمی، کار تجمعی را که باعث سخت شدن تجربه حامل می‌شود، در نظر بگیرند.

چالش‌های-فولاد با استحکام بالا و فولاد ضد زنگ

فولادهای{0}}استحکام کم-آلیاژی (HSLA) و فولادهای پیشرفته-استحکام بالا (AHSS) خواستارترین سناریو برای طراحی بریدگی بای پس هستند. این مواد، از جمله گریدهایی مانند HSLA 340، DP 590، و DP 780، استحکام کششی بالا (500{10}}900 مگاپاسکال) را با کاهش ازدیاد طول (12-24٪) ترکیب می‌کنند. استحکام بالاتر به معنای ذخیره انرژی الاستیک بیشتر در نوار در طول شکل‌گیری است که نیروهای عبوری را تقویت می‌کند. ازدیاد طول کمتر به معنای تحمل کمتر برای کرنش پلاستیک در ریشه شکاف قبل از شروع ترک است.

برای مهر زنی ورق فولادی در رده-استحکام بالا، بریدگی های بای پس باید کم عمق تر باشند و شعاع ریشه به طور قابل توجهی بزرگتر داشته باشند. در جایی که فولاد ملایم عمق بریدگی 45 درصد از عرض حامل با شعاع ریشه 1.0 تن را تحمل می کند، یک فولاد HSLA با ضخامت یکسان ممکن است به عمق محدود به 25-35 درصد با شعاع ریشه 1.5 تا 2.5 تن نیاز داشته باشد. عمق کاهش‌یافته به معنای جداسازی ایستگاه‌های تهاجمی کمتر است، که گاهی اوقات طراح را مجبور می‌کند ایستگاه‌های بی‌حرکتی را اضافه کند یا از چندین بریدگی کم‌عمق‌تر به ترتیب به جای یک بریدگی عمیق استفاده کند.

فولادهای زنگ نزن، به ویژه گریدهای آستنیتی مانند 304 و 316، چالش را با نرخ سخت کاری بسیار بالا (n-مقادیر 0.40-0.55) ترکیب می‌کنند. این بر اساس منطق فولاد ملایم سودمند به نظر می رسد، اما اثر در مقادیر بالای n همراه با استحکام کششی بالا متفاوت است. ریشه شکاف در طی چند چرخه اول فشار آنقدر سخت می شود که به صورت موضعی شکننده می شود. مواد اطراف شکاف از ورق انعطاف پذیر به یک منطقه سخت شده با کاهش قابل توجه ازدیاد طول باقی مانده تبدیل می شود. بارگذاری چرخه ای بعدی در آن ریشه بریدگی سخت شده، زودتر از آنچه که خواص مواد حجیم نشان می دهد، ترک خوردگی ناشی از خستگی را آغاز می کند.

به همین دلیل است که حامل‌های قالب پیشرونده فولاد ضد زنگ به محافظه‌کارانه‌ترین هندسه‌های بریدگی نیاز دارند: شعاع ریشه سخاوتمندانه (2.0 تن یا بیشتر)، اعماق متوسط، و در برخی موارد، ویژگی‌های کاهش تنش{1} مانند سوراخ‌های ثانویه در انتهای بریدگی برای جلوگیری از انتشار ترک قبل از رسیدن به حامل بحرانی{2}}.

نوع مواد	عمق بریدگی نسبی	راهنمای شعاع ریشه	ویژگی کلیدی که تصمیم را هدایت می کند
فولاد ملایم (SPCC، SAE 1008-1010)	40-50٪ از عرض حامل	0.5 تن تا 1.0 تن	ازدیاد طول (28-42٪) ذخیره شکل پذیری زیادی را در ریشه شکاف ایجاد می کند
فولاد HSLA (کلاس 340-550 مگاپاسکال)	25-35٪ از عرض حامل	1.5 تن تا 2.5 تن	کاهش ازدیاد طول (12-22%) تحمل کرنش پلاستیک را قبل از ترک خوردن محدود می کند
فولاد پیشرفته{0}}استحکام بالا (DP 590-980)	20-30٪ از عرض حامل	2.0 تن تا 3.0 تن	انرژی الاستیک ذخیره شده بالا همراه با ازدیاد طول محدود. افزایش ضربه-از طریق نیروها
آلیاژهای آلومینیوم (5052، 6061، 3003)	30-40٪ از عرض حامل	1.5 تن تا 2.0 تن	استحکام برشی کم و تمایل به گالش باعث ایجاد سطوح بریدگی نامنظم می شود. استقامت کم خستگی
آلیاژهای مس (C26000, C51000)	35-45٪ از عرض حامل	1.0 تن تا 1.5 تن	سخت شدن کار اولیه سریع خواص حامل را به تدریج از طریق ایستگاه های قالب تغییر می دهد
فولاد ضد زنگ آستنیتی (304، 316)	25-35٪ از عرض حامل	2.0 تن تا 3.0 تن	نرخ سخت شدن شدید کار (n=0.40-0.55) باعث شکنندگی موضعی در ریشه می‌شود

اصل اساسی که همه این خانواده‌های مواد را به هم متصل می‌کند یکسان است: ویژگی‌های سخت کاری تعیین می‌کنند که نوار حامل چقدر می‌تواند در نزدیکی یک بریدگی قبل از شروع ترک خستگی تحمل کند. یک ماده با کشیدگی بالا و سخت شدن کار متوسط (فولاد ملایم) خود-در ریشه شکافی تثبیت می‌شود و به یک چرخه کرنش ایمن-می‌رسد. ماده ای با ازدیاد طول کم یا سخت شدن شدید (AHSS، ضد زنگ) شکل پذیری خود را در ریشه شکافی در طی دوره های نسبتاً کمی از بین می برد و به هندسه محافظه کارانه تری نیاز دارد تا کرنش های چرخه ای را در رژیم الاستیک نگه دارد.

این رفتار وابسته{0}}مواد همچنین توضیح می‌دهد که چرا یک مجموعه واحد از ابعاد بریدگی بای پس «استاندارد» نمی‌تواند وجود داشته باشد. هر مشخصات بریدگی باید با آلیاژ، مزاج و ضخامت خاص در حال پردازش مطابقت داشته باشد. کپی کردن یک هندسه بریدگی از یک قالب فولادی ملایم در یک کاربرد فولاد HSLA یکی از رایج ترین علل ریشه ای شکست زودرس حامل در عملیات قالب پیشرونده است.

ناهمسانگردی مواد لایه دیگری از پیچیدگی را اضافه می کند. خواص مکانیکی مورد بحث در اینجا، استحکام کششی، ازدیاد طول، سخت شدن کار، در همه جهات داخل ورق یکنواخت نیستند. جهت غلتش، جهت عرضی و جهت های مورب هر کدام مقادیر متفاوتی را تولید می کنند. نحوه تعامل آن تغییر جهت با جهت گیری شکاف بای پس تعیین می کند که آیا انتشار ترک از یک مسیر قابل پیش بینی و قابل مدیریت پیروی می کند یا یک مسیر غیرمنتظره که یکپارچگی نوار را تهدید می کند.

elongated grain structure in rolled sheet metal creates directional properties that influence bypass notch crack behavior

جهت دانه و جریان مواد ناهمسانگرد

ورق فلز یک ماده مستقل از جهت-یکنواخت نیست. در طول نورد در آسیاب فولاد، ساختار دانه کریستالی در جهت نورد کشیده می‌شود و ماده‌ای را ایجاد می‌کند که بسته به جهتی که آن را فشار می‌دهید، می‌کشید یا برش می‌دهید، در برابر تغییر شکل متفاوت مقاومت می‌کند. این وابستگی جهتی که ناهمسانگردی نامیده می‌شود، مستقیماً بر نحوه رفتار یک شکاف بای‌پس، نحوه انتشار ترک‌ها از ریشه و چگونگی جریان مواد در اطراف آن در طول عملیات شکل‌دهی تأثیر می‌گذارد.

رفتار ناهمسانگرد و اثرات جهت غلتشی

هنگام مهر زنی ورق فلزی از استوک کویل، نوار از طریق قالب پیشرونده با جهت غلتش آن در راستای محور تغذیه تغذیه می شود. این بدان معنی است که هر شکاف بای پس بریده شده در لبه حامل دارای یک رابطه هندسی ثابت با ساختار دانه است. آن رابطه خنثی نیست.مواد با جهت دانه که بر رفتار تغییر شکل تأثیر می گذارند ناهمسانگرد در نظر گرفته می شوند، و این خاصیت بر اساس آلیاژ متفاوت است. فولاد نورد سرد- اثرات دانه مشخصی را نشان می‌دهد، آلومینیوم حساسیت متوسطی از خود نشان می‌دهد و مس عمدتاً همسانگرد است.

نتیجه عملی ساده است. ورق مهر شده دارای استحکام کششی بالاتر و کشیدگی کمتری در جهت غلتش نسبت به جهت عرضی است. قدرت تسلیم می تواند بین 10-20٪ بین جهت ها متفاوت باشد. برای یک بریدگی بای پس عمود بر لبه نوار، میدان تنش ریشه بریدگی با موادی که مقاومت متفاوتی در برابر تغییر شکل در هر طرف صفحه ترک دارند، در تعامل است. یک جهت راحت تر تسلیم می شود. دیگری محکم تر نگه می دارد. این عدم تقارن نحوه توسعه میدان کرنش در اطراف شکاف تحت بارگذاری چرخه‌ای را تغییر می‌دهد و تعیین می‌کند که آیا ترک‌های خستگی به شیوه‌ای پایدار و قابل پیش‌بینی رشد می‌کنند یا به مسیرهای غیرمنتظره منحرف می‌شوند.

جهت بریدگی نسبت به ساختار دانه

در نظر بگیرید که در سطح ریزساختاری چه اتفاقی می افتد. یک بریدگی بای پس موازی با جهت دانه، به این معنی که عمق آن در امتداد مرزهای دراز دانه قرار دارد و با مقاومت کمتری در برابر انتشار ترک مواجه می شود. خود مرزهای دانه به عنوان مسیرهای شکست ترجیحی عمل می کنند. در این جهت، یک شکاف ریشه می تواند در امتداد صفحات بین دانه ای ضعیف شده با انرژی نسبتا کمی گسترش یابد. نتیجه رشد سریع تر ترک است اما همچنین یک مسیر ترک قابل پیش بینی تر است که اگر طراح آن را در نظر بگیرد می تواند سودمند باشد.

یک بریدگی عمود بر جهت دانه باید شکاف را در سراسر دانه ها به جای بین آنها ایجاد کند. این امر به میزان قابل توجهی انرژی بیشتری نیاز دارد و مقاومت بیشتری در برابر رشد ترک ایجاد می کند که نتیجه مطلوبی برای طول عمر حامل است. با این حال، جهت عمود بر هم به این معنی است که بریدگی در طول شکل‌گیری با محور کشیدگی پایین‌تر- ماده در تعامل است و به طور بالقوه باعث ایجاد الگوهای جریان غیرمنتظره مواد در طول عملیات ترسیم می‌شود. موادی که انتظار دارید آزادانه در یک حفره شکل‌دهنده جریان پیدا کنند ممکن است در برابر حرکت مقاومت کنند زیرا بریدگی بریدگی با جهت تغییر شکل ترجیحی دانه مبارزه می‌کند.

در طول فرآیند پرس فلز در عملیات قالب پیشرونده، ایستگاه‌های کشش و شکل‌دهی به بریدگی‌های بای‌پس به‌عنوان نقاط رهایی کنترل‌شده برای جلوگیری از چروک شدن، شکافتن یا نازک شدن بیش از حد متکی هستند. اگر جهت بریدگی بر خلاف ساختار دانه عمل کند، ممکن است مواد آنطور که در نظر گرفته شده جریان نداشته باشد. انشعابات زمانی رخ می‌دهند که کرنش‌ها باعث نازک شدن مواد فراتر از حد مطمئن شوند و ناهماهنگی بریدگی دانه‌ها به جای اینکه آنها را از بین ببرد، این کرنش‌ها را متمرکز می‌کند. مهندسان باید جهت نوار در سیم پیچ را نسبت به هندسه قسمت نهایی در هنگام تعیین محل بریدگی بای پس در نظر بگیرند.

ملاحظات کلیدی هنگام ارزیابی تأثیر جهت دانه بر عملکرد بریدگی بای پس:

جهت گیری سیم پیچ نسبت به جهت تغذیه- تأیید کنید که جهت غلتش موازی یا عمود بر محور تغذیه نوار باشد، زیرا این امر رابطه خط پایه را بین همه شکاف‌ها و ساختار دانه ایجاد می‌کند.
مسیر انتشار ترک ریشه ناچ- بریدگی‌های موازی با جهت دانه، ترک‌ها را سریع‌تر در امتداد مرزهای دانه منتشر می‌کنند. بریدگی های عمود بر دانه در برابر رشد ترک مقاومت می کنند اما ممکن است جریان مواد را در طول شکل گیری محدود کنند.
حساسیت ویژه{0}ماده- نورد سرد-و فولاد ضد زنگ اثرات ناهمسانگرد قوی نشان می‌دهند. فولاد و مس نورد گرم-حساسیت کمتری دارند. آلومینیوم بین آن قرار می گیرد، با شرایط مزاج که بر درجه ازدیاد طول دانه تأثیر می گذارد.
شدت شکل گیری در ایستگاه های مجاور- کشش‌ها یا کشش‌های شدید- در نزدیکی یک بریدگی بای‌پس، به منظور جلوگیری از انقباض یا شکافتن موضعی، نیاز به تسکین با جهت جریان مواد ترجیحی دارد، نه بر خلاف آن.
عمر خستگی در مقابل مبادله جداسازیبریدگی‌های موازی - دانه‌ها-با شدت بیشتری جدا می‌شوند اما زودتر خسته می‌شوند. بریدگی های عمود بر دانه-دوام بیشتری دارند اما ممکن است برای دستیابی به کاهش تنش معادل به عمق بیشتری نیاز داشته باشند.
اثرات اندازه دانه- مواد دانه‌دار{1} ریزتر بدون توجه به جهت، در برابر انتشار ترک به طور یکنواخت‌تر مقاومت می‌کنند، در حالی که مواد درشت- تفاوت‌های جهتی در رفتار شکست را تقویت می‌کنند.

نکته اولیه برای طراحان قالب روشن است. شما نمی توانید هندسه بریدگی دور زدن را جدا از جهت نوار مشخص کنید. همان عمق بریدگی و شعاع ریشه بسته به اینکه با ساختار دانه همسو باشد یا برش دهد، عملکرد متفاوتی دارد. این برهمکنش بین هندسه بریدگی و ناهمسانگردی مواد باید در کنار تصمیمات چیدمان نواری ارزیابی شود که تعیین می‌کند بریدگی‌ها نسبت به سوراخ‌های پیلوت، عرض حامل و ایستگاه‌های شکل‌دهی در سراسر قالب پیشرونده کجا قرار دارند.

progressive die strip layout integrating bypass notches with pilot holes and forming stations across multiple operations

یکپارچه سازی طرح بندی نوار پیشرونده و مبادلات طراحی

بریدگی های بای پس در خلاء وجود ندارند. آن‌ها نوار را با حفره‌های آزمایشی، شبکه‌های حامل، ایستگاه‌های غیرفعال، ویژگی‌های شکل‌دهی،-بریدگی‌ها به اشتراک می‌گذارند که همگی برای املاک محدود یکسانی رقابت می‌کنند. هدف از بریدگی های بای پس در قالب های مهر زنی تنها زمانی محقق می شود که قرارگیری آنها به سیستم یکپارچه طرح نوار احترام بگذارد. یک بریدگی با اندازه کامل در مکان نامناسب نسبت به یک سوراخ یا خط خمشی بیشتر از آن که حل کند، مشکلاتی ایجاد می کند.

دور زدن قرار دادن شکاف در سیستم های طرح بندی نواری

در هر ابزار مهر زنی مترقی و طراحی قالب، چیدمان نوار دنباله ای از عملیات را تعریف می کند که باید دقیقاً هماهنگ شوند. هر ایستگاه نیروهایی را اعمال می کند که از طریق نوار حامل برهم کنش دارند. کاربردهای شکل‌دهی ورق فلزی بریدگی‌های کناری، این ویژگی‌های امدادی را بین ایستگاه‌هایی که جداسازی نیرو بیشتر مورد نیاز است، قرار می‌دهند، معمولاً بین ایستگاه‌های پرکننده یا سوراخ‌کننده سنگین و ایستگاه شکل‌دهی یا کشش دقیق در پایین دست.

تصمیمات قرار دادن باید چندین ویژگی مجاور را به طور همزمان در نظر بگیرند. حفره های پیلوت که مرجع موقعیت نوار را در هر ایستگاه فراهم می کنند، به مواد پایدار در اطراف آنها نیاز دارند. یک بریدگی بای پس که خیلی نزدیک به سوراخ پیلوت قرار می گیرد، مواد اطراف را ضعیف می کند و باعث می شود سوراخ تحت بارهای تغذیه کشیده شود و دقت ثبت را از بین می برد. عمل صنعت حداقل فاصله 2-3 برابر ضخامت مواد را بین مرز شکاف و نزدیکترین لبه سوراخ خلبان حفظ می کند.

ایستگاه های بیکار، رایج در قالب های پیچیده پیش رونده، مکان های طبیعی را برای بریدگی های بای پس فراهم می کنند. این ایستگاه‌ها کار شکل‌دهی انجام نمی‌دهند، بنابراین نوار حامل در آن مکان هیچ بار مربوط به فرآیند- فراتر از نیروی تغذیه را حمل نمی‌کند. قرار دادن یک بریدگی در یک ایستگاه بیکار به این معنی است که سطح مقطع کاهش یافته فقط باید از بارهای تغذیه دوام بیاورد تا تغذیه ترکیبی-به علاوه-بارهای تشکیل دهنده. این نیز در ارتباط استبهینه سازی طرح بندی نوار، که در آن مهندسان قدرت حامل را در برابر استفاده از مواد در هر ایستگاه متعادل می کنند.

مبادلات مهندسی در مشخصات عمق و عرض

بیان کردن مبادله اساسی ساده است اما بهینه سازی آن دشوار است: یک بریدگی که خیلی کم عمق است، تنش را کاهش نمی دهد و نمی تواند ایستگاه های مجاور را جدا کند، در حالی که یک بریدگی خیلی عمیق، یکپارچگی نوار و دقت تغذیه از طریق قالب را به خطر می اندازد. بین این افراط‌ها یک پنجره کاربردی قرار دارد که با هر برنامه‌ای متفاوت است.

یک بریدگی کم عمق که تنها 15-20% از عرض حامل را حذف می کند، به سختی مسیر انتقال نیرو را قطع می کند. بخش{3}}متقاطع باقیمانده سختی کافی برای انتقال نیروهای عبوری و ایجاد بار بین ایستگاه ها تقریباً بدون کاهش دارد. بریدگی از نظر هندسی وجود دارد اما هیچ مزیت مکانیکی ندارد. شما پهنای نوار را بیهوده مصرف کرده اید.

یک بریدگی بیش از حد عمیق، که 60٪ یا بیشتر از عرض حامل را حذف می کند، مقاومت نوار را در برابر کمانش تحت بارهای فشاری جهت -به طور چشمگیری کاهش می دهد. هنگامی که فیدر نوار را به جلو فشار می دهد، بخش ضعیف شده به جای انتقال حرکت به ایستگاه های پایین دست، فرو می ریزد یا از طرفی منحرف می شود. نتیجه این است که گام ناسازگار، ناهماهنگی خلبان و آسیب احتمالی قالب است. این سناریو در کاربردهای مهر زنی انتقالی بدتر می شود که در آن نوار باید استحکام را در دهانه های طولانی تر پشتیبانی نشده بین ایستگاه های قالب حفظ کند.

درک بریدگی های بای پس منفی و مثبت در قالب های مهر زنی شکل دهی ورق، گزینه های طراح را روشن می کند. بریدگی های بای پس منفی مواد را از لبه حامل جدا می کند و انعطاف پذیری موضعی ایجاد می کند. آنها سطح مقطع حامل و سفتی خمشی را در آن نقطه کاهش می دهند و به ایستگاه های مجاور اجازه می دهند که به طور مستقل تغییر شکل دهند. بریدگی های بای پس مثبت برعکس عمل می کنند: مواد اضافه می کنند یا یک زبانه بیرون زده در لبه نوار باقی می گذارند تا سفت شدن موضعی ایجاد کنند. الفلنس و خم زمین استاپبه عنوان مثال، یک فلنج رو به پایین ایجاد می کند که حامل را سفت می کند و به تغذیه کمک می کند در حالی که به طور همزمان یک مرجع توقف جامد ارائه می دهد. هر نوع یک هدف مکانیکی متمایز را در یک طرح نواری انجام می دهد.

تعامل با سوراخ های خلبان و عرض حامل

عرض حامل تعیین می کند که چه مقدار ماده برای سفتی تغذیه و بریدگی بریدگی در دسترس است. یک حامل باریک، به عرض 3-5 میلی‌متر، تقریباً جایی برای عمق شکاف معنی‌دار باقی نمی‌گذارد، قبل از اینکه رباط باقی‌مانده برای تغذیه قابل اطمینان آنقدر ضعیف شود. حامل‌های پهن‌تر، 8-12 میلی‌متر یا بیشتر، به طراحان انعطاف‌پذیری بیشتری برای تعیین بریدگی‌های عمیق‌تر می‌دهد و در عین حال سطح مقطع باقیمانده کافی برای تغذیه پایدار را حفظ می‌کند. ترتیبات ابزار مرحله ای در قالب های چند ایستگاهی اغلب به حامل های عریض تری نیاز دارند تا هم سوراخ های پیلوت و هم بریدگی های بای پس بدون تداخل را در خود جای دهند.

فرآیند تصمیم گیری متوالی برای تعیین پارامترهای بریدگی بای پس در یک طراحی جدید قالب پیش رونده از یک دنباله مهندسی منطقی پیروی می کند:

مرزهای ایستگاه حیاتی-نیرو را شناسایی کنید- تعیین کنید کدام ایستگاه‌های مجاور مشکل‌سازترین جفت نیرو را بر اساس شدت شکل‌گیری، ضربه-از طریق بزرگی، و الزامات جریان مواد ایجاد می‌کنند.
عرض حامل و محل سوراخ خلبان را تعیین کنید- ابتدا چارچوب ساختاری نوار را تعریف کنید، و اطمینان حاصل کنید که مواد کافی در اطراف هر خلبان برای پایداری موقعیت تحت بارهای تغذیه ای وجود دارد.
نوع ناچ را بر اساس نیاز مکانیکی انتخاب کنید- بریدگی‌های منفی را که در آن انعطاف‌پذیری و جداسازی لازم است، یا بریدگی‌های مثبت را انتخاب کنید که در آن سفت‌کردن موضعی و کنترل تغذیه در اولویت هستند.
عمق بریدگی را از روی خواص مواد تعیین کنید- دستورالعمل‌های عمق ویژه مواد را- (که در بحث ویژگی‌های مواد قبلی پوشش داده شد) اعمال کنید تا عمق شروعی را ایجاد کنید که جداسازی را با عمر خستگی حامل متعادل می‌کند.
شعاع ریشه را برای عمر خستگی هدف مشخص کنید- شعاع ریشه را با حجم تولید مورد انتظار و رفتار سخت شدن کار مواد مطابقت دهید، با استفاده از شعاع های بزرگتر برای کاربردهای-حجمی یا استحکام بالا{2}}.
بررسی ترخیص از ویژگی های مجاور- برای جلوگیری از همپوشانی میدان تنش، تأیید کنید که مرز شکاف حداقل فاصله‌ها را از سوراخ‌های راهنما، خطوط خمش و تشکیل مرزهای مشخصه حفظ می‌کند.
یکپارچگی تغذیه نواری را تأیید کنید- بررسی کنید که سطح مقطع حامل باقی‌مانده در محل بریدگی می‌تواند در برابر کمانش تحت نیروی فشاری فیدر بدون انحراف جانبی یا تغییر گام مقاومت کند.

این ترتیب تضمین می‌کند که هدف شکل‌دهی ورق فلزی بریدگی‌های بای‌پس در چارچوب محدودیت‌های سیستم چیدمان نوار کامل انجام می‌شود. هر مرحله بر روی مرحله قبلی استوار است و پرش از هر مرحله خطر ایجاد شکافی را ایجاد می کند که یا عملکرد جداسازی خود را انجام نمی دهد یا حالت شکست جدیدی را به نوار وارد می کند.

تصمیماتی که در اینجا در سطح طرح‌بندی گرفته می‌شود مستقیماً به نتایج قابل اندازه‌گیری در طبقه مطبوعات تبدیل می‌شود. هندسه بریدگی نه تنها بر دقت جداسازی و تغذیه ایستگاه تأثیر می‌گذارد، بلکه بر الگوهای تشکیل سوراخ، جهت شکست برشی و برهمکنش پانچ-تا{2}} تأثیر می‌گذارد که همه اینها کیفیت قطعه نهایی را تعیین می‌کنند.

بکارگیری اصول اولیه در تصمیمات طراحی ناچ عملی

هندسه چیدمان نوار، خواص مواد، و تئوری تمرکز تنش، همگی در یک نقطه همگرا هستند: لحظه ای که یک بعد بریدگی را به یک طراحی طراحی قالب اختصاص می دهید. همه چیزهایی که تا کنون مورد بحث قرار گرفته است، استدلال را ارائه می دهد. این بخش این استدلال را به تصمیماتی تبدیل می‌کند که می‌توانید در بازبینی طراحی از آنها دفاع کنید، عیب‌یابی کنید و به طور واضح با شرکای ابزار مهر زنی خود ارتباط برقرار کنید.

از تئوری تا عمل در تصمیم گیری های اندازه گیری درجه یک

رویکرد مهندسی ساخت یافته به این صورت عمل می کند. ابتدا، مسئله را تعریف کنید: چه نیروهایی بر روی نوار حامل در یک مرز ایستگاه معین وارد می‌شوند، و کدام رفتار ماده توانایی نوار را برای جذب آن نیروها بدون اعوجاج ابعادی محدود می‌کند؟ دوم، اصل را بیان کنید: یک ویژگی تسکین کنترل شده، وضعیت تنش محلی را با متمرکز کردن کرنش در یک منطقه قربانی تغییر می‌دهد، ایستگاه‌های مجاور را جدا می‌کند تا هر عملیات شکل‌دهی به طور مستقل انجام شود. سوم، برای طراحی اعمال شود: عمق بریدگی، عرض و شعاع ریشه را با استفاده از دستورالعمل‌های{2} ویژه مواد و روابط تمرکز تنش که قبلاً توضیح داده شد اندازه‌گیری کنید، سپس بررسی کنید که بخش متقاطع حامل باقی‌مانده-از تغذیه پایدار پشتیبانی می‌کند.

بسیاری از کنوانسیون‌های{0}}طبقه، فیزیک واقعی را رمزگذاری می‌کنند، اما برخی دیگر از بافت اصلی خود گذشته‌اند. در اینجا قوانین کلی رایج و علم پشت آن آمده است:

"از عمق بریدگی برابر با نصف عرض حامل استفاده کنید."- برای فولاد ملایم در حجم تولید متوسط تأیید شده است. عمق 50 درصد جداسازی تهاجمی را فراهم می کند و ازدیاد طول فولاد ملایم آن را پشتیبانی می کند. برای HSLA و فولادهای زنگ نزن که در آنها عمق 50 درصد شکل پذیری را در ریشه شکاف در هزاران چرخه تخلیه می کند، متناقض است.
"همیشه عرض بریدگی را با ضخامت مواد مطابقت دهید."- یک نقطه شروع معقول. علم تأیید می کند که عرض بریدگی 1.0 تا 1.5 تن، یک منطقه انتقال تنش موثر برای اکثر مواد ایجاد می کند. بریدگی‌های وسیع‌تر (2.0t-3.0t) زمانی توجیه می‌شوند که شدت شکل‌گیری در ایستگاه‌های مجاور زیاد باشد و منطقه سازگار طولانی‌تری مورد نیاز باشد.
"اگر فولاد کربن پایینی دارید-بریدگی‌های تیز به خوبی کار می‌کنند."- تا حدی تأیید شد. شکل‌پذیری فولاد ملایم، ریشه‌های بریدگی تیز را از طریق تسلیم موضعی کاهش می‌دهد و Kt موثر را در چند صد ضربه اول کاهش می‌دهد. اما حتی در فولادهای نرم، شعاع ریشه زیر 0.5 تن، خستگی را در حجم های بالای 500000 قطعه تسریع می کند. علم می گوید همیشه حداقل شعاع را مشخص کنید.
"اگر نوار به خوبی تغذیه شود، بریدگی به اندازه کافی عمیق است."- متناقض است. پایداری خوراک فقط تأیید می کند که حامل استحکام کافی را حفظ می کند. در مورد اینکه آیا شکاف واقعاً نیروهای ایستگاه را جدا می کند یا خیر، چیزی نمی گوید. یک نوار می‌تواند به خوبی تغذیه شود در حالی که هنوز ضربه‌های{4}}را از طریق بارهایی که دقت ابعاد را در ایستگاه‌های پایین‌دست کاهش می‌دهند، ارسال می‌کند.
"هر جا که بلند کردن نوار را دیدید یک بریدگی اضافه کنید."- تا حدی تأیید شد. بلند کردن نوار نشان دهنده انتقال نیرو بین ایستگاه ها است و یک بریدگی می تواند آن را کاهش دهد. اما علت اصلی ممکن است فشار ناکافی استریپر یا زمان بندی نادرست بالابر به جای از دست دادن هندسه تسکین باشد. قبل از برش تشخیص دهید.

بای پس از تأثیر شکاف بر تشکیل برش و کیفیت قطعه

در اینجا ارتباطی وجود دارد که بسیاری از مهندسان نادیده می گیرند: بریدگی های بای پس بر ارتفاع سوراخ روی قطعات تمام شده تأثیر می گذارد. هنگامی که یک پانچ برش از طریق نوار قیچی می کند، الگوی شکست به نحوه توزیع تنش در مواد در لحظه نفوذ بستگی دارد.تغییرات سوراخ در عملیات قالب پیشروندهاغلب به حالت‌های تنش ناسازگار در ناحیه برش برمی‌گردد نه به تنهایی. یک بریدگی بای پس واقع در نزدیکی یک ایستگاه خالی کردن یا سوراخ کردن، میدان تنش باقیمانده در ماده برش را تغییر می دهد. اگر آن حالت تنش تغییریافته نحوه درگیر شدن پانچ با ورق را تغییر دهد، نسبت برشی به شکستگی تغییر می‌کند و ارتفاع سوراخ با آن تغییر می‌کند.

به طور خاص، بریدگی‌های بای‌پس، برهم‌کنش‌های مهر زنی شکل‌گیری سوراخ‌ها به این صورت عمل می‌کنند: یک بریدگی بلافاصله در بالادست ایستگاه برش می‌تواند تنش فشاری باقی‌مانده را در نوار کاهش دهد، و به پانچ اجازه می‌دهد تا تمیزتر وارد مواد شود و نوار برشی منسجم‌تری ایجاد کند. برعکس، یک بریدگی نامناسب می‌تواند تنش پسماند کششی را در ناحیه برش ایجاد کند و باعث شکستگی زودرس مواد و افزایش ارتفاع سوراخ‌ها در سمت برش شود. فیزیک برش فلز نشان می دهد که تقریباً یک سوم - لبه برش برشی است (ناحیه برش خورده) و دو-سوم شکستگی در فولاد کم کربن-در فاصله صحیح است. هر چیزی که این نسبت را تغییر دهد، از جمله تنش پسماند از بریدگی های کنارگذر مجاور، کیفیت لبه را تغییر می دهد.

پانچ-برای-ترکیب قالب و میدان‌های تنش بریدگی بای‌پس باید با هم برای نتایج دقیق مهر زنی قالب در نظر گرفته شوند. Clearance زاویه انتشار ترک های شکستگی را از لبه های پانچ و قالب به سمت یکدیگر تعیین می کند. تنش پسماند ناشی از یک بریدگی بای پس مجاور، باعث ایجاد شکاف در زاویه انتشار می شود. اگر تنش ناشی از بریدگی{5}}با هندسه خلاصی مطابقت داشته باشد، شکستگی‌ها کاملاً به هم می‌رسند و فرورفتگی به حداقل می‌رسد. در صورت تضاد، مسیرهای شکستگی منحرف می‌شوند و لبه‌ای ناهموار با فرز بالا ایجاد می‌کنند. در پرس قالب زنی که با سرعت بالا کار می کند، این برهمکنش بارزتر می شود زیرا نیروهای دینامیکی هرگونه عدم تقارن میدان تنش را تقویت می کنند.

هدف در اینجا اضافه کردن پیچیدگی به خاطر خودش نیست. این به مهندسان واژگان و منطق داده می شود تا مشخصات ابزار مهر زنی فلزی را با اطمینان بیان کنند. هنگامی که عمق بریدگی بای پس را 35 درصد با شعاع ریشه 1.5 تنی در فاصله 3 تنی از نزدیکترین ایستگاه برش تعیین می کنید، باید بتوانید دلیل آن را توضیح دهید: زیرا این هندسه جداسازی ایستگاه کافی را برای درجه مواد بدون ایجاد تنش پسماند فراهم می کند که باعث تغییر الگوهای شکست برشی در مجاورت می شود. این تفاوت بین مشخصات مبتنی بر علم و ویژگی مبتنی بر امید است.

این اصول در شرایط کنترل شده پابرجا هستند، اما تولید-تولید با حجم بالا اثرات انباشته‌ای را ایجاد می‌کند که تجزیه و تحلیل یک ضربه-نمی‌تواند آن را پیش‌بینی کند. دوچرخه‌سواری مکرر، سایش پیشرونده قالب و انبساط حرارتی وضعیت تنش را در طول زمان تغییر می‌دهد و نشان می‌دهد که آیا طراحی بریدگی بای‌پس حاشیه کافی دارد یا در لبه پوشش عملکرد خود کار می‌کند.

high volume progressive die production where bypass notch performance determines long term dimensional stability

شاخص‌های واقعی-جهانی و کاربرد تشخیصی

شرایط کنترل شده در طول آزمایش مرگ به ندرت داستان کامل را آشکار می کند. طراحی بریدگی بای پس ممکن است بدون مشکل از پنجاه ضربه نمونه دوام بیاورد، اما فرآیند مهر زنی فلزات خودرو نیازمند میلیون ها چرخه تحت بارگذاری حرارتی مداوم، سایش پیشرونده و تغییرات سیم پیچ مواد است. تولید با حجم بالا جایی است که طراحی ناکافی بریدگی خود را نشان می دهد، نه به عنوان یک شکست فاجعه بار ناگهانی، بلکه به عنوان یک حرکت آهسته به سمت بی ثباتی که در نرخ ضایعات، گسترش ابعادی و زمان توقف برنامه ریزی نشده خود را نشان می دهد.

-تولید با حجم بالا و اثرات استرس تجمعی

در مهر زنی فلزات صنعتی برای براکت‌های خودرو، محفظه‌های رابط و تقویت‌کننده‌های ساختاری، سرعت پرس معمولاً بیش از 200 ضربه در دقیقه است. با آن سرعت، نوار حامل در هر نقطه بای پس صدها بار در دقیقه خم می شود. در طول یک دوره تولید 500000 قطعه، ریشه ناچ نیم میلیون بار در محدوده تنش خود چرخیده است. هر هندسه شکافی که در نزدیکی آستانه خستگی خود عمل کند، نه پس از یک جابجایی، بلکه به تدریج در طول روزها و هفته‌های تولید شروع به زوال می‌کند.

اثر تجمعی از یک الگوی قابل پیش بینی پیروی می کند. ابتدا، ریز-ترک‌ها از ریشه شکافی که ضریب تمرکز تنش بالاترین است، شروع می‌شود. این ترک ها در بازرسی معمول با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند. دوم، ترک‌ها با هر ضربه فشار به تدریج منتشر می‌شوند و مقطع مؤثر حامل در بریدگی را کاهش می‌دهند. سوم، حامل ضعیف شده استحکام خود را از دست می دهد و به این امکان می دهد که انتقال نیروی ایستگاه-به-به تدریج افزایش یابد. چهارم، رانش ابعادی در قطعات مهر زنی فلزی تمام شده با کاهش اثر جداسازی ظاهر می شود.

این دنباله توضیح می‌دهد که چرا قالب‌های مهر زنی خودرویی که از فولاد با استحکام{0} بالا استفاده می‌کنند، اغلب قطعات قابل قبولی را برای 100000 ضربه اول تولید می‌کنند، سپس مشکلات کیفیت پیشرونده را ایجاد می‌کنند. ریشه شکافی عمر خستگی خود را خسته می کند. علم تمرکز تنش و رفتار سخت شدن کار که قبلاً پوشش داده شد، این جدول زمانی را با دقت معقول پیش‌بینی می‌کند، اگر خواص خستگی ماده و مقدار واقعی Kt مشخص باشد.

اثرات حرارتی مشکل را تشدید می کند. در سرعت های پرس بالا، دمای پانچ به دلیل بارهای اصطکاک و تغییر شکل مکرر به تدریج افزایش می یابد و گرما به نوار هدایت می شود. نوار حاملی که 10-15 درجه سانتیگراد بالاتر از محیط در محل بریدگی بای پس قرار دارد، استحکام تسلیم و ازدیاد طول کمی تغییر داده است. حاشیه‌های طراحی‌شده در هندسه بریدگی در دمای اتاق تحت بارگذاری حرارتی منقبض می‌شوند و به‌طور بالقوه ریشه شکاف را در طول هر چرخه به‌جای اینکه الاستیک باقی بمانند، به داخل قلمرو کرنش پلاستیکی فشار می‌دهند.

شاخص های تشخیصی طراحی ناکافی ناچ بای پس

اپراتورهای پرس باتجربه معمولاً قبل از بازرسان کیفیت، مشکلات بریدگی بای پس را تشخیص می‌دهند، زیرا علائم به‌عنوان تغییر در نحوه عملکرد قالب به جای عیوب ابعادی فوری ظاهر می‌شوند. علائم قابل مشاهده زیر در کف پرس نشان دهنده مشکلات بریدگی بای پس است:

بلند کردن نوار بین ایستگاه ها- نوار حامل پس از یک ضربه سنگین یا سوراخ‌کننده از سطح قالب بلند می‌شود، که نشان می‌دهد نیروهای ضربه‌ای{1}}از طریق یک شکاف عمیق ناکافی به جای جذب موضعی منتقل می‌شوند.
ابعاد قطعه ناسازگار در ایستگاه های شکل دهی- گسترش ابعادی به تدریج در طول یک دوره تولید افزایش می‌یابد، که نشان می‌دهد استحکام نوار حامل در بریدگی به دلیل رشد ترک خستگی در حال تغییر است یا اینکه بریدگی هرگز جداسازی کافی را برای شروع ایجاد نکرده است.
برش یا خمش پیل پیلوت- پین‌های خلبان بارهای جانبی را تجربه می‌کنند که برای تحمل آن‌ها طراحی نشده‌اند، زیرا ثبت نادرست نوار، ناشی از ناپایداری تغذیه مربوط به بریدگی{1}}، خلبانان را مجبور می‌کند تا خطاهای موقعیتی را بیش از ظرفیت خود تصحیح کنند.
ترک پیشرونده لبه در محل های بریدگی- ترک‌های قابل مشاهده که از ریشه شکافی به سمت مرکز حامل امتداد می‌یابند، نشان می‌دهند که شعاع ریشه بریدگی برای درجه مواد بسیار تنگ است، یا اینکه عمق بریدگی بیش از حد تحمل خستگی ماده در حجم تولید معین است.
کمانش نواری در حین پیشروی تغذیه- هنگامی که فیدر نوار را به جلو فشار می‌دهد، حامل به صورت جانبی در محل بریدگی فرو می‌ریزد، به این معنی که رباط باقی‌مانده پس از عمق بریدگی برای مقاومت در برابر بار تغذیه فشاری بدون کمانش بسیار باریک است.
رانش ابعادی ایستگاه-به-در یک جهت- قطعات در ایستگاه‌های پایین دست به‌طور مداوم در یک جهت جابه‌جا می‌شوند، که نشان می‌دهد جریان مواد از طریق یک بریدگی کنارگذر مجاور، نامتقارن است به‌دلیل ناهمترازی جهت دانه‌ها یا هندسه بریدگی ناهموار در لبه‌های حامل مقابل.
سایش قالب تسریع شده در ایستگاه های مجاور بریدگی ها- ایجاد درج یا منگنه‌های برش در نزدیکی یک بریدگی بای‌پس سریع‌تر از حد انتظار سایش می‌شود، زیرا بریدگی نمی‌تواند نیروها را جدا کند و بارهای ضربه‌ای مکرر را به آن ایستگاه‌ها منتقل می‌کند.

هر یک از این علائم به اصول علمی خاصی بازمی گردد. نقاط بلند کردن را برای گیر کردن ناکافی-از طریق تضعیف، یک مشکل عمق بریدگی، نوار کنید. آثار آسیب پین خلبان به ناپایداری تغذیه، مشکل سفتی حامل. ترک خوردن لبه شکست خستگی را در ریشه شکاف نشان می‌دهد، هندسه-در مقابل-عدم تطابق مواد. مسیر تشخیصی از علامت قابل مشاهده به سمت پارامتر اصلی که نیاز به تنظیم دارد، به عقب عمل می کند.

هنگامی که یک مهندس ابزار با ابعاد متناقض روی یک قطعه فلزی مهر و موم شده تولید شده در قالب پیشرونده مواجه می شود، اولین سوال نباید این باشد که آیا پانچ شکل دهنده فرسوده شده است یا خیر. این باید این باشد که آیا شکاف بای پس بالادست آن ایستگاه همچنان عملکرد جداسازی خود را انجام می دهد یا خیر.اصول عیب یابی اساسیبر این نکته تاکید کنید که قطعات باید قبل از انجام هر گونه کار شکل دهی به طور دقیق قرار گرفته و به درستی نگه داشته شوند. یک بریدگی بای پس تخریب شده، هر دوی این پیش نیازها را تضعیف می کند، زیرا امکان جفت نیرو بین ایستگاه ها را فراهم می کند که موقعیت نوار را مخدوش می کند و فشار نگهدارنده را به طور ناموزون آزاد می کند.

رویکرد تشخیصی برای مسائل مربوط به کیفیت قطعه مهر و موم فلزی از یک دنباله منطقی پیروی می کند. ابتدا ریشه شکاف را تحت بزرگنمایی برای شروع ترک خستگی بررسی کنید. در صورت وجود ترک، شعاع ریشه باید افزایش یابد یا عمق بریدگی برای درجه مواد مورد استفاده کاهش یابد. دوم، انحراف واقعی نوار را در بریدگی در طول چرخه فشار کم سرعت- اندازه گیری کنید. اگر حامل به طور مشهودی فراتر از بازیابی الاستیک خم شود، سطح مقطع باقی‌مانده ناکافی است یا ماده در آن مکان از شکل‌پذیری مفید خود گذشته است-. سوم، ازدیاد طول سوراخ پایلوت را در بالادست و پایین دست شکاف مقایسه کنید. حفره‌های بیضی شکل-پیلوت در پایین دست نشان می‌دهند که بریدگی نیروهای ارسالی را جذب نمی‌کند و نوار در حال ثبت کردن{10}}از مرکز آن ایستگاه است.

داده های تولید این مشاهدات را تقویت می کند. در برنامه‌های قطعات فلزی با حجم بالا-خرابی های پیشرونده قالب به ندرت از یک قطعه آسیب دیده منشا می گیرند. اکثر مشکلات به تدریج از طریق تجمع سایش، ناپایداری نوار و اثرات حرارتی در طول تولید مداوم ایجاد می شوند. تخریب بریدگی بای پس از همین الگو پیروی می کند. بریدگی ناگهانی خراب نمی شود. اثربخشی آن به تدریج از دست می‌رود و علائم پایین‌دستی مدت‌ها قبل از آشکار شدن علت اصلی ظاهر می‌شوند.

برای مهندسانی که قالب‌های ماشین‌کوبی را با حجم‌های تولید بیش از 500000 قطعه در سال اجرا می‌کنند، بازرسی پیشگیرانه بریدگی در فواصل تعداد ضرب- معین از لغزش تدریجی از تولید پایدار به انباشت ضایعات جلوگیری می‌کند. این علم چارچوبی را ارائه می‌کند: منحنی خستگی مواد خود را بشناسید، Kt واقعی را در ریشه بریدگی محاسبه کنید، تعداد چرخه را تا شروع ترک تخمین بزنید و بازرسی را قبل از رسیدن آن آستانه برنامه‌ریزی کنید. به این صورت است که اولین-دانش اصول به قابلیت اطمینان کف تولید برای هر قطعه مهر زنی فلزی که قالب تولید می‌کند، تبدیل می‌شود.

مهندسی-طراحی بریدگی بای پس محور برای برتری تولید

علائم تشخیصی در کف مطبوعات آنچه را که علم پیش‌بینی می‌کند تأیید می‌کند: مشخصات بریدگی بای پس باید ریشه در مکانیک قابل اندازه‌گیری داشته باشد، نه قرارداد ارثی. اصول تمرکز تنش، ناهمسانگردی مواد، و هندسه تسکین کنترل شده یک چارچوب منسجم را تشکیل می دهند که برای هر قالب مهر زنی، صرف نظر از پیچیدگی قطعه یا حجم تولید، اعمال می شود.

اصول کلیدی مهندسی برای مشخصات بریدگی بای پس

سه ستون از هر تصمیم ناچ بای پس صدا در قالب های مهر زنی فلز پشتیبانی می کنند:

توزیع تنش بر هندسه بریدگی حاکم است- شعاع ریشه، عمق و عرض عامل تمرکز تنش را در نقطه تسکین تعیین می‌کند. اندازه گیری این پارامترها در برابر منحنی خستگی مواد تضمین می کند که بریدگی از حجم تولید بدون شروع ترک زنده بماند.
ناهمسانگردی مواد جهت گیری را دیکته می کند- جهت دانه نسبت به تراز بریدگی، رفتار انتشار ترک و الگوهای جریان مواد را کنترل می‌کند. نادیده گرفتن جهت غلتش هنگام تعیین محل شکاف، مسیرهای شکست غیرقابل پیش بینی را معرفی می کند که قابلیت اطمینان حامل را تضعیف می کند.
امداد کنترل شده نیروهای ایستگاه را منزوی می کند- بریدگی باید سختی حامل را به اندازه کافی کاهش دهد تا ایستگاه های مجاور را جدا کند و در عین حال سطح مقطع کافی را برای تغذیه پایدار حفظ کند. این تعادل به مواد-مخصوص، ضخامت-وابسته و تولید-حجم-حساس است.

این اصول با هم، حدس و گمان را با منطق مهندسی جایگزین می کنند. یک طراح قالب که می‌داند چرا عمق بریدگی 35 درصد با شعاع ریشه 1.5 تن برای فولاد HSLA کار می‌کند، می‌تواند با اطمینان این مشخصات را در هنگام تغییر درجه مواد، ضخامت یا شدت شکل‌گیری تطبیق دهد. این سازگاری، ارزش واقعی-طراحی قالب و مهر و موم مبتنی بر علم است: بدون نیاز به دور جدیدی از آزمایش-و-آزمایش خطا، به کاربردهای جدید تبدیل می‌شود.

هنگامی که مشخصات بریدگی بای پس از تئوری تمرکز تنش، داده‌های خستگی مواد، و تحلیل جریان ناهمسانگرد به‌جای سنت‌های کف فروشگاهی-تنها مشتق می‌شوند، هر جزء قالب مهر زنی در طرح نوار عملکرد مورد نظر خود را در طول چرخه عمر کامل تولید انجام می‌دهد.

همکاری با منابع تخصصی طراحی قالب

ترجمه این اصول به ابزارآلات آماده تولید به چیزی بیش از دانش نظری نیاز دارد. این نیاز به تجربه در مورد نحوه تعامل اجزای قالب مهر زنی تحت شرایط پرس واقعی، در مواد مختلف، و در حجم هایی دارد که جلوه های تجمعی هر انتخاب طراحی حاشیه ای را در معرض دید قرار می دهد. مهندسانی که روی قالب‌های پیشرفته پیچیده با الزامات بریدگی بای پس بحرانی کار می‌کنند، از همکاری با متخصصان ابزارسازی که پل علم و خرید{3}}واقعیت کف هستند، سود می‌برند.

هنگام ارزیابی نمای کلی شرکت قالب های مهر زنی فلزی، به دنبال شرکای باشید که هم در اصول مهندسی و هم محدودیت های عملی تولید قالب مهر زنی تسلط داشته باشند.YICHENمهندسین ابزار را به راه‌حل‌های قالب مهر زنی سفارشی متصل می‌کند که در آن طراحی بریدگی بای پس، کنترل جریان مواد، مدیریت سوراخ‌ها، و بهینه‌سازی خلاصی به‌عنوان چالش‌های مهندسی یکپارچه تلقی می‌شوند تا تصمیم‌های پانچ-و-ایزوله. رویکرد آنها به قالب‌ها و مهر زنی منعکس‌کننده همان روش-اصولی است که در این مقاله پوشش داده شده است: تعریف وضعیت تنش، تطبیق هندسه با رفتار مواد، و اعتبارسنجی از طریق داده‌های تولید.

مسیر پیش رو برای هر مهندس که بریدگی های بای پس را مشخص می کند روشن است. تصمیمات خود را در مکانیک تمرکز استرس و پاسخ مواد قرار دهید. اعتبار از طریق مشاهده تشخیصی در طبقه مطبوعات. و هنگامی که برنامه به تخصص فراتر از قابلیت ابزارسازی فعلی شما نیاز دارد، شریکی را درگیر کنید که عمق مهندسی آن با پیچیدگی الزامات طراحی قالب مهر زنی شما مطابقت دارد.

سوالات متداول در مورد بریدگی های بای پس در قالب های مهر زنی

1. هدف از بریدگی های بای پس در قالب های مهر زنی مترقی چیست؟

بریدگی های بای پس سه عملکرد مکانیکی اصلی را در قالب های مهر زنی مترقی انجام می دهند. آنها جریان مواد را با ایجاد نقاط تسکین دهنده کنترل می کنند که اجازه می دهد ورق فلز بدون محدودیت بیش از حد از ایستگاه های مجاور تغییر شکل دهد. آنها تنش برشی را به دور از مناطق تشکیل دهنده بحرانی توزیع می کنند تا از شکست موضعی جلوگیری کنند. و از طریق نیروهایی که باعث بلند کردن نوارها و شرایط نادرست{4}} تغذیه می شوند، ضربه را کاهش می دهند. اساسا، آنها به عنوان مرزهای تنش مهندسی شده عمل می کنند که مناطق تغییر شکل را جدا می کند، بنابراین هر ایستگاه به طور مستقل بدون خراب کردن ویژگی های مجاور عمل می کند.

2. چگونه عمق بریدگی بای پس صحیح را برای مواد مختلف تعیین می کنید؟

عمق بریدگی عمدتاً به دلیل درصد کشیدگی ماده و رفتار سخت شدن کار است. فولاد ملایم با کشیدگی 28-42 درصد، اعماق 40 تا 50 درصد عرض حامل را تحمل می کند زیرا ذخیره شکل پذیری آن از شروع ترک در ریشه شکافی جلوگیری می کند. فولادهای با استحکام بالا با کاهش ازدیاد طول (24-12%) به عمق کم تری 20-35% با شعاع ریشه بزرگتر نیاز دارند. آلیاژهای آلومینیوم به دلیل استقامت کم در برابر خستگی و تمایل به سوزش به عمق 30 تا 40 درصد با شعاع سخاوتمندانه نیاز دارند. فولاد ضد زنگ محافظه کارانه ترین رویکرد (عمق 25 تا 35 درصد، شعاع ریشه 2.0 تن یا بیشتر) را می طلبد زیرا سرعت سخت شدن شدید آن باعث شکنندگی موضعی در ریشه شکافی می شود.

3. تفاوت بین بریدگی های بای پس مثبت و منفی چیست؟

بریدگی های بای پس منفی مواد را از لبه نوار حامل حذف می کند و انعطاف پذیری محلی ایجاد می کند که به ایستگاه های مجاور اجازه می دهد تا به طور مستقل تغییر شکل دهند. سطح مقطع و سفتی خمشی را در آن نقطه کاهش می‌دهند. بریدگی های بای پس مثبت با افزودن مواد یا ترک یک زبانه بیرون زده در لبه نوار برای ایجاد سفت شدن موضعی برعکس عمل می کنند. بریدگی های منفی در جایی که نیاز به جداسازی نیرو بین ایستگاه ها است استفاده می شود، در حالی که بریدگی های مثبت در جایی که کنترل تغذیه و صلبیت حامل نیاز به تقویت در مکان های خاص دارد اعمال می شود.

4. جهت دانه چگونه بر عملکرد بریدگی بای پس در ورق فلز تأثیر می گذارد؟

ورق فلز به دلیل طویل شدن دانه در حین نورد، خواص ناهمسانگردی از خود نشان می دهد. یک بریدگی بای پس موازی با جهت دانه، ترک ها را با سهولت بیشتری در امتداد مرزهای دانه منتشر می کند و جدا شدن تهاجمی اما عمر خستگی کوتاه تری را ارائه می دهد. یک بریدگی عمود بر جهت دانه در برابر رشد ترک مقاومت می کند اما ممکن است جریان مواد را در طول عملیات شکل دهی محدود کند. فولاد نورد سرد و فولاد ضد زنگ اثرات ناهمسانگرد قوی نشان می دهند، در حالی که فولاد نورد گرم{{4} و مس حساسیت کمتری دارند. مهندسان باید جهت گیری سیم پیچ را نسبت به محور تغذیه تایید کنند و محل بریدگی را با شدت شکل دهی در ایستگاه های مجاور مطابقت دهند.

5. طراحی ناکافی ناچ بای پس در حین تولید چه نشانه هایی دارد؟

علائم قابل مشاهده عبارتند از بلند کردن نوار بین ایستگاه ها پس از برخوردهای سنگین، افزایش تدریجی گسترش ابعادی در ایستگاه های شکل دهی، برش پیلوت پیلوت ناشی از ثبت اشتباه نوار، ترک خوردن لبه قابل مشاهده از ریشه های شکافی، کمانش نوار در حین پیشروی تغذیه، و سایش سریع قالب در ایستگاه های مجاور بریدگی ها. هر علامت به یک پارامتر مهندسی خاص نشان داده می‌شود: بلند کردن نوار نشان‌دهنده عمق ناکافی شکاف است، آثار آسیب خلبان به ناپایداری تغذیه، و ترک‌خوردگی لبه نشان‌دهنده عدم تطابق هندسه-در مقابل{2}}ماده است. شرکای ابزار تخصصی مانند YICHEN می توانند به تشخیص این مسائل و تبدیل اقدامات اصلاحی به طرح های قالب بهینه کمک کنند.