La última tecnología en tecnología de estampación

El estampado compuesto involucrado en este artículo no se refiere a la combinación de corte, embutición profunda y punzonado, sino a la combinación de tecnología de estampado y otras tecnologías de procesamiento, como estampado y conformado electromagnético. , estampación y forja en frío, estampación y mecanizado, etc.

Tecnología combinada de estampado y conformado electromagnético

El conformado electromagnético es un conformado a alta velocidad. El conformado a alta velocidad no solo puede ampliar el rango de conformado de la aleación de aluminio, sino también mejorar su formabilidad. El método específico de estampado compuesto de piezas de cubierta de aleación de aluminio es: utilizar un conjunto de moldes convexos y cóncavos para instalar bobinas electromagnéticas en las esquinas afiladas y los contornos difíciles de formar de las piezas de cubierta de aleación de aluminio, y darles forma usando el electromagnético. Método Las partes fáciles de formar de las partes de cubierta se forman usando una prensa. Se forman un par de moldes y luego se usan bobinas electromagnéticas para deformar la parte preformada a alta velocidad para completar la formación final. La práctica ha demostrado que este método de formación de compuestos se puede utilizar para obtener placas de aleación de aluminio que son difíciles de obtener mediante un único método de estampado.

Las últimas investigaciones muestran que la aleación de magnesio es un metal con alta resistencia específica, buena rigidez y fuerte rendimiento de protección de interfaz electromagnética. Tiene perspectivas de aplicación muy prometedoras en las industrias electrónica, automotriz y otras, y tiene potencial. para sustituir las tradicionales aleaciones de hierro, aluminio La tendencia de las aleaciones e incluso materiales plásticos. Las piezas de aleación de magnesio que se utilizan actualmente en los automóviles incluyen chasis de instrumentos, armazones de asientos, capós de motores, etc. Los tubos de aleación de magnesio también se utilizan ampliamente en campos industriales de vanguardia, como aviones, misiles y naves espaciales. Sin embargo, la estructura reticular hexagonal compacta de la aleación de magnesio determina que no se pueda estampar ni formar a temperatura ambiente. Ahora se ha desarrollado un molde que integra calentamiento y conformado para estampar productos de aleación de magnesio. El proceso de moldeo del producto es: durante el proceso de descenso del deslizador del punzón, el troquel superior y el troquel inferior sujetan el material calentado, y luego el material se forma con un movimiento adecuado.

Este método también es adecuado para la unión de productos moldeados y el moldeado compuesto de diversos productos en el punzón. Con este método se pueden estampar y formar muchos materiales difíciles de formar, como aleaciones de magnesio, aleaciones de titanio y otros productos. Dado que este tipo de estampado requiere que el deslizador del punzón tenga una función de parada durante el proceso de descenso para dar tiempo a calentar el material, se desarrolló un nuevo concepto de punzón: un punzón con servomotor de cigüeñal CNC, que también se puede utilizar durante el estampado. El procesamiento de compuestos, incluido el roscado y el remachado, se realiza en el molde, lo que amplía de manera efectiva la gama de estampado y sienta una base sólida para la amplia aplicación de las aleaciones de magnesio en la industria de procesamiento de plástico.

La combinación de estampado y forjado en frío

El estampado de chapa generalmente solo puede formar piezas con el mismo espesor de pared y, como máximo, se pueden obtener piezas de paredes delgadas con un espesor inferior a través de adelgazamiento y estiramiento. Las limitaciones del estampado limitan su rango de aplicación. Sin embargo, en la producción de piezas de automóviles, a menudo nos encontramos con algunas piezas de paredes delgadas con diferentes espesores de pared, que pueden formarse fácilmente utilizando un único método de conformado de plástico compuesto que combina estampado y forjado en frío. Por lo tanto, la combinación de estampado y forjado en frío puede ampliar el alcance del procesamiento de chapa. El método consiste en utilizar el método de estampado para realizar la preforma y luego utilizar el método de forjado en frío para finalmente formar. Las ventajas del conformado de plástico compuesto por estampado y forjado en frío son: primero, las materias primas son fáciles de comprar a precios bajos, lo que puede reducir los costos de producción; segundo, se reduce la fuerza de conformado requerida para un solo forjado en frío, lo que es beneficioso para mejorar; la vida del molde. El micromecanizado del que hablamos ahora se refiere a la tecnología de procesamiento de micropiezas. La definición de micropiezas suele referirse a que el tamaño en al menos una dirección es inferior a 100 μm, lo que ofrece perspectivas de aplicación incomparables en comparación con las tecnologías de fabricación convencionales. Microrobots, microaviones, microsatélites, giroscopios satelitales, microbombas, microinstrumentos, microsensores, circuitos integrados, etc. Los productos elaborados con esta tecnología tienen excelentes aplicaciones en muchas áreas de la tecnología moderna. Puede traer nuevas expansiones y avances en muchos campos y, sin duda, tendrá un profundo impacto en la ciencia, la tecnología y la defensa nacional de China en el futuro. Su papel en la promoción del desarrollo de la ciencia y la tecnología en el mundo es inconmensurable. Por ejemplo, los microrobots pueden completar el cableado, la unión y el acoplamiento de fibras ópticas, la inspección de pequeñas tuberías y circuitos, y también pueden completar operaciones complejas como la producción y el ensamblaje de chips integrados. No es difícil ver el atractivo. encanto del micromecanizado.

Los países industriales desarrollados conceden gran importancia a la investigación y el desarrollo del micromecanizado e invierten mucha mano de obra, recursos materiales y financieros. También se han sumado a estas filas algunas universidades y empresas reconocidas y con visión de futuro. China también ha realizado muchos trabajos de investigación en esta área. Hay razones para creer que en el siglo XXI, el micromecanizado definitivamente traerá cambios enormes e impactos de gran alcance para todo el mundo, como la tecnología microelectrónica.

Para la industria del molde, debido a la miniaturización de las piezas estampadas y la mejora continua de los requisitos de precisión, se han planteado requisitos más altos para la tecnología de moldes. La razón es que las micropiezas son más difíciles de formar que las piezas tradicionales. Las razones son las siguientes: ① Cuanto más pequeña es la pieza, más rápido aumenta la relación entre el área superficial y el volumen; ② La adherencia y la tensión superficial entre la pieza de trabajo y la herramienta aumentan significativamente; ③ El tamaño de las partículas tiene un impacto significativo y ya no es un problema; continuo uniforme isotrópico; ④ En la pieza de trabajo Es relativamente difícil almacenar lubricantes en las superficies. Un aspecto importante del microestampado es perforar pequeños agujeros. Por ejemplo, hay muchos agujeros pequeños que deben perforarse en micromáquinas y microinstrumentos. Por lo tanto, el estudio del estampado de agujeros pequeños debería ser un tema extremadamente importante en el microestampado. La investigación sobre cómo perforar agujeros pequeños se centra principalmente en: primero, cómo reducir el tamaño del punzón y segundo, cómo aumentar la resistencia y rigidez del micropunzón (este aspecto no solo involucra materiales y tecnología de procesamiento, sino que también involucra la guía de; el micro punzón y protección). Aunque todavía quedan muchos problemas por estudiar en la perforación de agujeros pequeños, se han logrado muchos resultados gratificantes. Según los datos, la máquina herramienta de microestampación desarrollada en el extranjero tiene 11 mm de largo, 62 mm de ancho y 170 mm de alto. Está equipada con un servomotor de CA y puede generar una presión de 3 kN. La prensa está equipada con un troquel de punzonado continuo para lograr punzonado y doblado.

La Universidad de Tokio en Japón utilizó una tecnología WFDG para producir punzones y matrices de microestampación. Este molde se puede utilizar para perforar microporos de 40 μm de ancho en una placa de plástico de poliamida de 50 μm de espesor. La Universidad de Tsinghua ha tenido un buen comienzo en el dibujo de piezas cilíndricas metálicas de paredes ultrafinas. La clave para la tecnología de dibujo de paredes ultrafinas es una máquina formadora de alta precisión. En la formación de cilindros metálicos de paredes ultrafinas con un espesor de pared de 0,001 mm ~ 0,1 mm, desarrollaron una máquina de prueba de formación de precisión con función de control por microcomputadora, que permitió que la precisión de centrado del punzón y la matriz alcanzara 1 μm durante el procesamiento resuelve eficazmente el problema de que el dibujo de pared ultrafino es propenso a arrugarse y agrietarse y no puede funcionar normalmente. Esta máquina herramienta se utiliza para realizar una serie de procesamiento profundo y adelgazamiento de latón y aluminio puro con un espesor de pared inicial de 0,3 mm, y una serie de cilindros metálicos de paredes ultrafinas con un diámetro interior de 16 mm, un espesor de pared de Se procesan 0,015 mm ~ 0,08 mm y una longitud de cuerpo de 30 mm. Después de la prueba, la diferencia de espesor de pared del cilindro de pared ultrafina formado es inferior a 2 μm y la rugosidad de la superficie ra es Ra0,057 μm, lo que mejora en gran medida la precisión del instrumento del cilindro de pared ultrafina y, en consecuencia, mejora el rendimiento. de todo el instrumento. La fabricación ecológica es un modelo de fabricación moderno que considera de manera integral el impacto ambiental y la eficiencia de los recursos. Lo mismo ocurre con el estampado ecológico. Es esencialmente la encarnación específica de la estrategia de desarrollo humano sostenible en el estampado moderno. Debe incluirse en aplicaciones de diseño, fabricación, mantenimiento y producción de moldes.

1. Diseño ecológico El llamado diseño ecológico se refiere a integrar la protección ambiental, la reducción del consumo de recursos y otras medidas en el diseño del producto durante la etapa de diseño del molde, y considerar el desmontaje, la reciclabilidad y la capacidad de fabricación. en paralelo para garantizar la funcionalidad del producto, calidad de vida y economía. Con el desarrollo de la industria del molde, los requisitos de calidad del conformado de chapa y eficiencia del diseño del molde son cada vez mayores. El método de diseño empírico tradicional ya no puede adaptarse al desarrollo de la industria moderna. En los últimos años, la simulación por ordenador del proceso de conformado de chapa mediante el método de elementos finitos ha supuesto una revolución en el campo del diseño de moldes. La distribución del desplazamiento, la tensión y la deformación durante el proceso de conformado se puede obtener mediante simulación numérica por computadora. Al observar la forma deformada de la pieza de trabajo después del desplazamiento, se pueden predecir posibles arrugas en función de la posición del valor de deformación principal en el punto discreto de la curva límite de conformado de la chapa, o utilizando un modelo de mecánica de daños, posibles fracturas durante el conformado; Se puede predecir el proceso. Al eliminar la fuerza restrictiva de la fuerza externa o quitar la pieza, se puede simular el proceso de recuperación elástica y se puede obtener la forma y la distribución de la tensión residual de la pieza de trabajo después de la recuperación elástica. Estos proporcionan una base científica para optimizar el proceso de estampado y el diseño de moldes, y son diseños de moldes verdaderamente ecológicos.

2 Fabricación ecológica En la fabricación de moldes, se debe adoptar la fabricación ecológica. Actualmente existe una tecnología de remanufactura por láser que utiliza polvo de aleación adecuado como material y, con el apoyo de software CAD/CAM con prototipos de piezas, utiliza un cabezal láser controlado por computadora para reparar el molde.

El proceso específico es que cuando el alimentador de polvo y la máquina procesadora se mueven según la trayectoria espacial especificada, la radiación del haz se sincroniza con la alimentación de polvo, de modo que las piezas reparadas se depositan gradualmente y finalmente se forma una entidad tridimensional similar al prototipo. Se genera la pieza, y su rendimiento puede alcanzar o incluso superar el nivel de la pieza original. Este método se utiliza más ampliamente en la reparación de moldes, especialmente en la reparación de moldes de piezas de cobertura. Como esta tecnología no pretende consumir grandes cantidades de recursos naturales, se denomina fabricación verde. Además, en la producción de estampado, es necesario minimizar los residuos del proceso de estampado y los residuos estructurales, maximizar el uso de materiales y minimizar la generación de residuos. La reducción del desperdicio del proceso se resuelve optimizando el diseño, como el uso de filas dobles, filas cruzadas, etc., y adoptando métodos con menos desperdicio y sin desperdicio, mejorando así en gran medida la tasa de utilización de materiales. El llamado diseño óptimo consiste en resolver dos problemas: primero, cómo expresarlo como un modelo matemático; segundo, cómo encontrar la solución óptima de acuerdo con el modelo matemático lo más rápido posible. La tecnología de optimización moderna se ha convertido en algoritmos de optimización inteligentes, que incluyen principalmente redes neuronales artificiales, algoritmos genéticos, recocido simulado, búsqueda tabú, etc. Creo que habrá un gran avance en la optimización del diseño. Las piezas de trabajo con muchos residuos estructurales se pueden cortar utilizando el método de diseño para aprovechar los residuos y convertirlos en tesoros.

Además, no es completamente irresoluble cambiando la estructura del producto. Para el corte de mangas, todo el mundo sabe que existen juntas grandes para cortar mangas y juntas pequeñas para cortar mangas. Hoy en día, el acero de alta resistencia y el acero de ultra alta resistencia han logrado el peso ligero de los vehículos y han mejorado la resistencia a las colisiones y el rendimiento de seguridad de los vehículos, por lo que se han convertido en una importante dirección de desarrollo del acero para automóviles. Sin embargo, a medida que aumenta la resistencia de la placa, el proceso tradicional de estampado en frío es propenso a agrietarse durante el proceso de conformado y no puede cumplir con los requisitos de procesamiento de las placas de acero de alta resistencia. En la actualidad, cuando no se pueden cumplir las condiciones de formación, se está estudiando gradualmente a nivel internacional la tecnología de estampado en caliente para placas de acero de ultra alta resistencia. Esta tecnología es una nueva tecnología que integra forma, transferencia de calor y transformación de microestructura. Es principalmente un proceso de conformado que utiliza las características de mayor plasticidad y límite elástico reducido de las láminas de metal en estado austenítico de alta temperatura. Sin embargo, el conformado en caliente requiere una investigación profunda sobre las condiciones del proceso, la transformación de la fase metálica y la tecnología de análisis CAE. En la actualidad, esta tecnología está monopolizada por fabricantes extranjeros y el desarrollo interno es lento.

Al estampar el material se endurece. Los diferentes aceros tienen diferentes grados de endurecimiento. Generalmente, el acero de baja aleación y alta resistencia sólo aumenta ligeramente en 3 KSI, menos de 10. Nota: ¡El límite elástico del acero de doble fase aumenta en 20 KSI, superando 40! Durante el proceso de formado, el metal se volverá completamente diferente de lo que era antes del proceso de estampado. El límite elástico de estos aceros aumenta significativamente después de la tensión. Un mayor límite elástico y un endurecimiento por trabajo del material corresponden a un gran aumento en el esfuerzo de fluencia. - Esto hará que se requiera más tonelaje para fabricar la pieza - Esto aumentará la temperatura de deformación del metal (lo que puede quemar o destruir lubricantes inadecuados), los puntos duros aumentarán el desgaste del molde - Los recubrimientos pueden no ayudar o no durar tanto como se esperaba. En resumen, los requisitos de alta presión del conformado de acero de alta resistencia, mayor recuperación elástica, mayor dureza del procesamiento y operación a altas temperaturas de conformado plantean desafíos para los moldes y la lubricación.

En el pasado, al producir piezas de embutición profunda o estampado pesado, todo el mundo pensaba que el lubricante EP era la mejor opción para proteger el molde. Los aditivos de extrema presión de azufre y cloro tienen una larga historia de mezclarse con aceites puros para aumentar la vida útil del molde. Sin embargo, con la aparición de nuevos metales (acero de alta resistencia) y estrictos requisitos de protección ambiental, el valor de los lubricantes a base de aceite EP se redujo e incluso perdió mercado.

Los lubricantes EP a base de aceite pierden rendimiento al formar acero de alta resistencia a altas temperaturas y, por lo tanto, no pueden proporcionar un diafragma de protección física del molde en aplicaciones de temperaturas extremas. Los lubricantes de polímeros IRMCO con alto contenido de sólidos para temperaturas extremas pueden proporcionar la protección necesaria. A medida que el metal del troquel de estampado se deforma y la temperatura aumenta, el lubricante a base de aceite EP se volverá más diluido y, en algunos casos, alcanzará el punto de inflamación o se quemará (emitirá humo). Cuando se pulverizan, los lubricantes poliméricos IRMCO suelen tener una consistencia mucho más ligera. A medida que aumenta la temperatura durante el proceso de moldeo, se vuelve más espeso y duro. De hecho, los lubricantes poliméricos para temperaturas extremas "buscan calor" y se adhieren al metal, formando una membrana que reduce la fricción.

Esta barrera protectora permite que las piezas de trabajo se extiendan sin romperse ni pegarse durante los procesos de formación de piezas más exigentes, controlando así la fricción y el flujo de metal. Proteja eficazmente el molde, extienda la vida útil del molde y mejore la resistencia al estampado.