Šiame tyrime pagrindinis dėmesys skiriamas presuotoms -dalims, pagamintoms iš vidutinio-i-storio EN AW 6082-T651 aliuminio lydinio plokščių. Sprendžiant įtrūkimų preso -formavimo procese problemą, tyrime analizuojamos pagrindinės priežastys iš kelių perspektyvų-įskaitant cheminę sudėtį, lenkimo savybių krypčių skirtumus ir proceso parametrus-ir identifikuojamas pagrindinis įtrūkimų susidarymo mechanizmas atliekant eksperimentinį patikrinimą. Remiantis šiais atradimais, siūloma sisteminga proceso optimizavimo schema, apimanti pelėsių paviršiaus šiurkštumo kontrolę, formavimo greičio optimizavimą, medžiagos išankstinį pašildymą, pelėsių tepimą ir formavimo defektų aptikimą po{12}}formavimo. Praktinis pritaikymas rodo, kad optimizuotas procesas žymiai sumažina įtrūkimų greitį ir užtikrina, kad formavimo kokybė atitiktų techninius reikalavimus, o tai yra patikima techninė nuoroda presuojant{13}}panašias nuo vidutinio iki storio aliuminio lydinio plokštes.
Įvadas
Dėl pranašumų, pvz., mažo tankio ir atsparumo korozijai, aliuminio lydiniai tapo pageidaujama medžiaga lengviesiems greitųjų{0}}traukinių, metro traukinių ir specialių anglies transportavimo vagonų gamybai mano šalyje, nes jos plačiai naudojamos šalies geležinkelių transporto sektoriuje [1]. EN AW 6082-T651 yra termiškai-apdorojamas Al-Mg-Si serijos aliuminio lydinys; po apdorojimo tirpalu ir dirbtinio senėjimo, jis pasižymi dideliu stiprumu, geru suvirinamumu ir atsparumu korozijai, todėl tai yra pagrindinė įrangos gamybos medžiaga. Šiame darbe nagrinėjamas gamybos procesas, susijęs su staigiu įtrūkimu, atsirandančiu išorinėje R35 mm lanko pusėje U formos plokštės gale formuojant presą.
Produkto struktūros ir formavimo problemos
U-formos skydelis pagamintas iš 10 mm storio EN AW 6082-T651 plokštės, naudojant presavimo-formavimo štampą. Jo pagrindinė struktūra yra simetriška U{14}}forma, kurios formavimo spindulys yra 3,5 karto didesnis už plokštės storį ir 108 laipsnių formavimo kampas. Galutiniai matmenys yra 2552 mm ilgio, 480 mm pločio ir 240 mm aukščio, kaip parodyta 1 paveiksle. Komponentas reikalauja aukštų paviršiaus kokybės ir vidinio mikrostruktūros vientisumo standartų suformuotose kampinėse srityse; formuojant draudžiami matomi įtrūkimai ir paslėpti defektai, o detalė turi atitikti vėlesnio apdirbimo ir laikomumo reikalavimus. Vaizdas
1 pav. U-formos skydelio profilio ir matmenų schema
Gamybos metu lūžis įvyko išorinėje R35 mm lanko pusėje galinėje dalyje po formavimo proceso. Lūžis apėmė du-trečdalius skydo pločio, todėl plokštės laužas (žr. 2 pav.).
Vaizdas
2 pav. Lūžis po formavimo
Pagrindinės priežasties analizė ir patikrinimas
U{0}}formos plokštė gaminama naudojant lazerinio kontūro pjovimo procesą, po kurio formuojamas štampas. Siekiant panaudoti medžiagos krypties savybes ir užtikrinti, kad suformuotame plote nebūtų defektų, tokių kaip įtrūkimai, formavimo operacija buvo atlikta statmenai valcavimo krypčiai. Siekiant tiksliai nustatyti lūžio priežastį, buvo atliktas sistemingas patikrinimas, ištirtos ir medžiagos savybės, ir formavimo procesas.
3.1 Patikrinimas naudojant laužą iš centrinės dalies
Gaminio specifikacijose reikalaujama, kad lenkimas būtų statmenas riedėjimo krypčiai, lenkimo spindulys – 35 mm, o kampas – 108 laipsnių. Iš naujo tikrinant specifikacijas reikėjo lenkimo lygiagrečiai riedėjimo krypčiai, 50 mm spinduliu ir 180 laipsnių kampu; lenkimo charakteristikos statmenai riedėjimo krypčiai yra pranašesnės nei kitomis kryptimis. Siekiant patikrinti, ar sugedusio komponento lenkimo kryptis buvo teisinga, buvo atlikti štampavimo -medžiagos laužo bandymai, esantys netoli gedimo zonos (konkrečiai, srityje su galo-profilio išpjova) abiem kryptimis -statmenomis ir lygiagrečiomis riedėjimo krypčiai. Atliekant bandymą statmenai riedėjimo krypčiai, išorinis paviršius beveik visiškai įtrūko (žr. 3 paveikslą); Atliekant bandymą lygiagrečiai riedėjimo krypčiai, medžiaga visiškai sulūžo, o pažeidimas buvo didesnis nei atliekant statmeną bandymą (žr. 4 paveikslą). Taigi buvo patvirtinta, kad įtrūkimų formavimo metu nesukėlė neteisingas lenkimo krypties pasirinkimas valcavimo krypties atžvilgiu.
Vaizdas
3 pav. Patvirtinimas statmenai riedėjimo krypčiai
Vaizdas
4 pav. Patikra lygiagrečiai riedėjimo krypčiai
3.2 Medžiagos sudėties patvirtinimas
Buvo patikrinta skardos partija; Pakartotinis-cheminės sudėties (žr. 1 lentelę) ir mechaninių savybių (žr. 2 lentelę) bandymas patvirtino atitiktį EN485 standartams. Tai atmetė galimybę, kad gedimą sukėlė neatitinkanti -cheminė sudėtis arba mechaninės savybės. 1 lentelė Cheminė medžiagos sudėtis (masės dalis) (%)
[Vaizdas]
2 lentelė Medžiagos mechaninės savybės
[Vaizdas]
Lenkimo efektyvumą galima kiekybiškai įvertinti pagal lakšto pailgėjimą. Ryšys tarp pailgėjimo, lakšto storio ir lenkimo spindulio gali būti išreikštas šia formule [2]:
δ = (t/2) / (t/2 + r) (1)
kur δ yra pailgėjimas (%); t yra lakšto storis (mm); ir r yra lenkimo spindulys (mm).
Remiantis 2 lentelėje pateiktomis pailgėjimo ir storio reikšmėmis, apskaičiuotas lakšto lenkimo spindulys yra maždaug 36,6 mm. Tai artima gaminio reikalavimui 35 mm, o tai rodo, kad medžiagos lenkimo savybės yra patenkinamos.
3.3 Formavimo štampo patikrinimas
Apžiūrėjus formavimo štampą, buvo nustatytas gana šiurkštus paviršius. Tačiau, kadangi šis štampas anksčiau buvo gaminęs kitas lakštų partijas be problemų, o bandomasis presavimas naudojant 12 mm lakštą iš tos pačios medžiagos taip pat nerodė jokių anomalijų, buvo padaryta išvada, kad nors štampo paviršiaus šiurkštumas padidino paviršiaus pažeidimus ir atsparumą formavimo proceso metu, tai nebuvo pagrindinis veiksnys.
3.4 Lenkimo charakteristikų patikrinimas
(1) Bandinio lenkimo charakteristikų patikrinimas (išsami informacija pateikiama toliau):
1) Mėginiai buvo paimti iš 130 mm pločio centrinės U- formos skydelio dalies (A sritis, žr. 5 pav.). Lenkimo bandymai buvo atlikti su dviem bandiniais, orientuotais statmenai riedėjimo krypčiai ir dviem lygiagrečiai riedėjimo krypčiai. Bandymai buvo atlikti laikantis techninių reikalavimų lakštinio metalo lenkimo pakartotinei patikrai, naudojant 50 mm formavimo spindulį ir 180 laipsnių lenkimo kampą.
[Vaizdas]
5 pav. Bandymo sričių schema skydelyje
2) Kadangi medžiagos savybės yra silpnesnės, kai lenkiama lygiagrečiai valcavimo krypčiai, palyginti su jai statmenai, pirmiausia buvo atliktas lenkimas lygiagrečiai valcavimo krypčiai. Remiantis lakšto storiu ir medžiagos specifikacijomis, 50 mm spindulio (R50) perforatorius buvo naudojamas 20 mm/min greičiu, kad būtų pasiektas 180 laipsnių lenkimas. Įtrūkimų nepastebėta (žr. 6 pav.), rodančių, kad medžiagos lenkimo charakteristikos centrinėje U- formos plokštės dalyje atitinka reikalavimus. Vaizdas
6 pav. A srities lenkimo elgsena lygiagrečiai riedėjimo krypčiai
3) Siekiant toliau patikrinti lakšto lenkimo charakteristikas ir suderinti gaminio lenkimo spindulio reikalavimus, buvo atliktas lenkimo bandymas, naudojant R30 mm perforatorių, statmeną valcavimo krypčiai. Palyginimui buvo pasirinkti du bandymo greičių rinkiniai: 20 mm/min (standartinis lenkimo bandymo greitis) ir 300 mm/min (gamybos formavimo greitis). Rezultatai neparodė įtrūkimų nė viename rinkinyje po 180 laipsnių lenkimo, kaip parodyta 7 paveiksle.
Vaizdas
7 paveikslas: A srities lenkimo elgsena statmena riedėjimo krypčiai
Taigi akivaizdu, kad U{0}}formos gaubtas-, kurio galuose buvo įtrūkimų-, centrinėje dalyje (A sritis) lenkiamas geras, atitinkantis medžiagos lenkimo charakteristikas ir gaminio formavimo spindulio reikalavimus.
(2) Sugedusio komponento (galinės dalies) tikrinimas. Išsami informacija yra tokia:
1) Remiantis U-formos gaubto centrinės dalies lenkimo charakteristikų patikrinimo rezultatais, buvo atlikti tolesni bandymai, siekiant nustatyti, ar galinėse srityse yra reikšmingų medžiagų savybių skirtumų. Formavimo patikra atlikta sugedusio (įtrūkusio) komponento B, C ir D srityse; vietos parodytos 5 pav. Lenkimo bandymų palyginimas parodytas 8 pav., o rezultatai pateikti 3 lentelėje.
Vaizdas
8 pav. B, C ir D sričių lenkimo rezultatų palyginimas
3 lentelė. Lenkimo rezultatai
Vaizdas
2) Remiantis 3 lentelės rezultatais, mėginiai buvo paruošti iš sekcijų abiejose pusėse tarp C ir D sričių papildomiems lenkimo bandymams. Du mėginiai buvo paimti iš „įtrūkusios pusės“ ir du iš „neskilusios pusės“.
Lenkimo charakteristikų patikrinimas pagal žaliavos{0}}pakartotinio tikrinimo standartus (statmenai valcavimo krypčiai; R50 mm smūgis; greitis: 20 mm/min): 180 laipsnių kampu nepastebėta įtrūkimų nei iš įtrūkusių, nei iš neįtrūkusių pusių, kaip parodyta 9 paveiksle. Tai patvirtina, kad medžiaga atitinka reikalaujamas lenkimo charakteristikas.
Vaizdas
a) Įtrūkusi pusė
Vaizdas
b) Ne{0}}įtrūkusi pusė
9 pav. Atkarpos tarp C ir D sričių lenkimo elgsena (statmenai riedėjimo krypčiai).
Modeliuojamo gaminio formavimo patikrinimas (R30 mm štampavimas; greitis: 300 mm/min): mėginys iš ne-įtrūkusios pusės neparodė įtrūkimų 180 laipsnių kampu; mėginys iš įtrūkusios pusės įtrūko maždaug 60 laipsnių kampu, kaip parodyta 10 paveiksle. Tai rodo, kad medžiagos galuose yra nevienodos mechaninės savybės.
Vaizdas
a) Ne{0}}trūkinėjanti pusė
Vaizdas
b) Įtrūkusi pusė
10 pav. Gaminio formavimosi ir lenkimo elgsenos patikrinimas
Taigi akivaizdu, kad pagrindinė įtrūkimų formavimo metu priežastis yra ne{0}}vienodos mechaninės lakšto savybės; Kambario{1}}temperatūros suspaudimo formavimas sąlygomis, viršijančiomis pakartotinio-bandymo lenkimo standartus, kelia įtrūkimų pavojų.
Proceso optimizavimas ir tikrinimas
Remiantis anksčiau pateikta analize, optimizavimo priemonės buvo suformuluotos ir patikrintos pagal kelis aspektus, įskaitant štampų būklę, formavimo greitį, medžiagų išankstinį -apdorojimą, tepimą ir kokybės patikrą.
4.1 Štampos paviršiaus šiurkštumo optimizavimas
Pradiniame procese štampo paviršiaus šiurkštumas (Ra) buvo 1,6 μm; Dėl didelės paviršiaus trinties medžiaga buvo linkusi į paviršiaus įtempių koncentraciją. Formavimo štampų darbiniai paviršiai buvo tiksliai poliruoti, kad šiurkštumas (Ra) būtų mažesnis nei 0,4 μm. Tai sumažino trintį tarp medžiagos ir štampo ir sumažino paviršiaus įtempių koncentraciją, todėl medžiaga deformuojasi tolygiau ir apsaugo nuo įtrūkimų, atsirandančių dėl vietinės įtampos perkrovos.
4.2 Formavimo greičio optimizavimas
Pradinis formavimo greitis buvo 300 mm/min, o šis greitis galėjo būti nesuderinamas su medžiagos plastinio atsako ribomis. Greitis buvo optimizuotas iki 120–180 mm/min diapazono, naudojant lėto pastovaus greičio formavimo metodą. Tai suteikė medžiagai pakankamai laiko plastinei deformacijai ir visiškai išsklaidyti deformacinius įtempius, taip išvengiant įtempių koncentracijos ir įtrūkimų, kuriuos sukelia pernelyg didelis deformacijos greitis.
4.3 Medžiagos pakaitinimo procesas
EN AW-6082-T651 aliuminio lydinys pasižymi palyginti mažu plastiškumu kambario temperatūroje; išankstinis pašildymas gali padidinti plastiškumą ir sumažinti atsparumą deformacijai. Šiuo metu senėjimo proceso parametrai gaminant 6082-T6 aliuminio plokštes apima platų diapazoną (senėjimo temperatūra 155–190 laipsnių ir laikymo laikas 2,5–20 valandų), o mechaninės savybės nuolat atitinka atitinkamus standartus (pvz., EN 485) [3-5]. Iš anksto pakaitinus ruošinio formavimo zoną iki maždaug 100 laipsnių, padidėja plastiškumo atsargos, sumažėja atsparumas deformacijoms ir įtempių koncentracija liejimo proceso metu, taip pat slopinamas įtrūkimų susidarymas. 4.4 Tepimo optimizavimas
Pradiniame procese trūko tepimo priemonių arba specializuotų plėvelių, kad būtų sumažintas atsparumas trinčiai tarp ruošinio ir štampo. Optimizuotame procese naudojamas specializuotas tepalas, skirtas aliuminio lydinio štampui formuoti, tolygiai užtepamas purškiant. Tai sukuria vienodą tepimo plėvelę kontaktinėje sąsajoje, sumažindama trinties koeficientą ir sumažindama paviršiaus įbrėžimus bei įtempių koncentraciją, taip pat užkertant kelią vietiniam medžiagos degradavimui dėl trinties perkaitimo.
4.5 Po-formavimo trūkumų aptikimas
Norint greitai aptikti paviršiaus defektus, buvo įdiegtas po{0}}formavimo defektų aptikimo veiksmas. Skysčio prasiskverbimo bandymas naudojamas siekiant 100 % patikrinti suformuotos dalies išorinį lanką ir pereinamąsias zonas, patikrinti, ar nėra paviršiaus ir arti paviršiaus įtrūkimų, siekiant užtikrinti, kad nebūtų paviršiaus defektų.
4.6 Optimizavimo rezultatų patikrinimas
Patikrinti buvo atrinkti du laužo gabalai, turintys panašių formuojančių įtrūkimų. Procesas apima: susidariusio ploto kraštų šlifavimą, kad būtų pašalintos įbrėžimai ir blyksniai; lenkimo zonos pašildymas iki maždaug 100 laipsnių; lubrikanto užtepimas ant patelės štampo, siekiant sumažinti trintį; ir galiausiai sumažinant formavimo greitį, po kurio atliekamas skvarbumo bandymas. Patikrinimo rezultatai parodė tik nedidelius paviršiaus pėdsakus (maždaug 3 mm ilgio) lokalizuotose vietose, kurios buvo pašalintos lengvu šlifavimu, o tai rodo didelį optimizavimo efektyvumą (žr. 11 pav.).
Vaizdas
a) 1 pavyzdys
Vaizdas
b) 2 pavyzdys
11 pav. Optimizuotų bandinių defektų aptikimas
Išvada
Šiame dokumente nagrinėjamas U-formos formuotų dalių, pagamintų iš vidutinio storio EN AW 6082-T651 aliuminio lydinio{6}}plokštės, įtrūkimų problema. Atlikus sisteminę analizę ir patikrinimą, pagrindinė įtrūkimo priežastis buvo nustatyta kaip veiksnių derinys: santykinai žemos mechaninės savybės medžiagos galuose (nepaisant atitikties standartiniams reikalavimams), mažas lenkimo kampas ir nesuderinamas formavimo procesas. Remiantis šiais atradimais, buvo pasiūlyta išsami proceso optimizavimo schema, apimanti štampavimo paviršiaus šiurkštumo kontrolę, formavimo greičio optimizavimą, medžiagų išankstinį pašildymą, štampo tepimą ir defektų aptikimą po formavimo. Praktinis patikrinimas patvirtino, kad šis metodas efektyviai išsprendė įtrūkimo problemą ir pasiekė techninius reikalavimus atitinkančią formavimo kokybę.
