Nikelio taurelės štampavimo procesas: tikslaus formavimo techninė analizė

Antspauduoti nikelio kaušeliai yra plonų -sienių puodelio- formos komponentai, pagaminti iš gryno nikelio arba nikelio{2}} lydinių taikant tokius procesus kaip štampavimas, gilus tempimas ir verpimas. Apipjaustymo / išlyginimo procesas yra tikslus puodelio apvado apdaila ir išlyginimas po to, kai suformuota pagrindinė puodelio forma.

Pagrindiniai šios operacijos tikslai apima tris lygius:

Pirma, užtikrinti ratlankio statmenumą ir plokštumą, pašalinti briaunų banguotumą ar nelygumus, atsiradusius dėl netolygaus medžiagos srauto piešimo metu.

Antra, pašalinant brėžinius ir mikro{0}}įtrūkimus, atsiradusius ties ratlankiu tempiant, kad šie mikroskopiniai defektai netaptų įtempių korozijos įtrūkimų atsiradimo vietomis vėlesnės priežiūros metu.

Trečia, pasiekiamas griežtas matmenų tikslumas-aukštos klasės nikelio kaušeliuose, sienelės storio vienodumas po apipjaustymo gali siekti ±0,02 mm, o ratlankio plokštumas gali būti kontroliuojamas 0,05 mm tikslumu, o tai atitinka suvirinimo lazeriu arba TIG suvirinimo programoms taikomus tarpo reikalavimus.

2. Pagrindiniai techniniai iššūkiai kirpimo procese

Nors nikelis pasižymi puikiu lankstumu (vieno etapo tempimo koeficientas iki 0,5–0,6), šaltojo formavimo metu jis smarkiai sukietėja ir turi ryškų polinkį prilipti prie įrankių paviršių. Kalbant apie kirpimo etapą, pirmiausia susiduriama su trimis pagrindiniais iššūkiais:

 Pirma, ratlankio susiraukšlėjimas ir įtrūkimai

Akademiniai tyrimai parodė, kad nikelio folija ir nerūdijančio plieno folija yra labai linkusios susiraukšlėti ir lūžti gilaus tempimo metu. Brėžimo etape prieš apipjaustymą, nepakankamas ruošinio laikiklio slėgis sukelia banguotas raukšles puodelio ratlankio jungės srityje-šios raukšlės, net ir vėliau apkarpius, palieka likučius ant ratlankio, kuris pablogina sandarinimo efektyvumą. Ir atvirkščiai, per didelis ruošinio laikiklio slėgis smarkiai padidina didžiausią tempimo įtempį, o tai sukelia išilginį ratlankio įtrūkimą. Toks įtrūkimas dažnai išryškėja tik apipjaustymo operacijos metu, todėl partija visiškai atmetama.

 Antra, ne{0}}vienodo sienelės storio

Giluminio tempimo metu neišvengiamas ne{0}}vienodas storio pasiskirstymas išilgai puodelio sienelės-apvado sritis dėl tempimo paprastai tampa plonesnė ir silpnesnė, o apačioje kaupiasi daugiau medžiagos. Jei apipjaustymo operacijos nepavyksta veiksmingai kompensuoti arba netinkamai parinkta apipjaustymo padėties nuoroda, vėlesnis sandarinimo efektyvumas ir surinkimo tikslumas bus tiesiogiai pažeistas. Tai ypač svarbu plonasieniams nikelio indams, kurių sienelių storis yra tik 0,2–0,5 mm, kai storio nuokrypis, viršijantis 0,03 mm, gali sukelti suvirinimo perdegimą.

Trečia, liekamosios įtampos deformacija

Šaltai{0}}apdorotos nikelio medžiagos turi didelių vidinių liekamųjų įtempių. Jei prieš apipjaustymą neatliekamas tinkamas terminis apdorojimas (tarpinis atkaitinimas arba galutinis atkaitinimas), siekiant sumažinti šiuos įtempius, įtempių pusiausvyra sutrinka, kai apipjaustymo štampai perpjauna ratlankio medžiagą. Dėl to puodelio ratlankis patiria spyruoklinę-nugaros deformaciją, pasireiškiančią ovalumu arba netaisyklingu deformavimu, dėl kurio matmenys nesutampa-formavimas.

3. Apipjaustymo proceso optimizavimo strategijos ir kokybės kontrolė

Siekiant įveikti pirmiau minėtus iššūkius, pramonės praktika ir akademiniai tyrimai rekomenduoja sistemingai optimizuoti iš šių trijų aspektų:

 Įrankių parametrai ir tarpo kontrolė

Tinkamas tarpas yra pagrindinė pjovimo kokybės garantija. Remiantis giluminio tempimo teorija, štampavimo kampo spindulys paprastai yra 4–6 kartus didesnis už lakšto storį, o štampavimo kampo spindulys turi viršyti 3 kartus lakšto storį, bet neviršyti vieno -ketvirčio puodelio skersmens. Apipjaustymo štampo tarpo nustatymas turi būti griežtai apskaičiuojamas atsižvelgiant į medžiagos storį ir trinties koeficientą-pernelyg siauri tarpai sukelia įbrėžimus ir klijų nusidėvėjimą (susidėvėjimą) ant štampo, o dėl pernelyg laisvų tarpų nepavyksta efektyviai išlyginti, o vietoj to susidaro antrinės nuolaužos. Nikelio medžiagoms paprastai rekomenduojamas vienos-pusės apipjaustymo tarpas, sudarytas iš 5–8 % medžiagos storio.

Dinaminis ruošinio laikiklio jėgos ir tepimo balansas

Tyrimai rodo, kad trinties koeficientas daro didelę įtaką puodelio kokybei, tam tikromis sąlygomis svyruojant iki 32%. Atliekant apipjaustymą, reikalingos tikslios hidraulinės sistemos, kad būtų galima valdyti ruošinio laikiklio jėgos apkrovos kelią, o pradiniame etape rekomenduojama-mažesnis slėgis, kad būtų palengvintas medžiagos srautas, ir didesnis slėgis paskutiniame kalibravimo ir dydžio nustatymo etape. Be to, naudojant specializuotus nikelio -piešimo tepalus arba pagalbinės folijos metodus, žymiai sumažėja įrankių nusidėvėjimas ir paviršiaus įbrėžimai, taip užtikrinant apipjaustyto krašto paviršiaus apdailą. Faktinėje gamyboje štampo guolio paviršiaus poliravimas rekomenduojamas kas 500–800 štampavimo ciklų, kad būtų išlaikyta stabili apipjaustymo kokybė.

Terminis apdorojimas ir procesų seka

Apipjaustymo operacija paprastai atliekama pagal proceso seką: piešimas → apipjaustymas → atkaitinimas → paviršiaus apdaila. Šaltai apdorotos nikelio medžiagos turi būti atkaitintos, kad būtų atkurtas lankstumas ir sumažintas kietumas (Vickerso kietumas gali būti sumažintas iki mažiau nei 140 HV), o tada apipjaustant gaunami švaresni-pjaustyti paviršiai ir didesnis matmenų stabilumas. Nikelio kaušeliams, kuriems reikalingas gilus tempimas, gali tekti net įterpti tarpinį atkaitinimą tarp kelių tempimo etapų, kad apipjaustymo metu susikaupęs sukietėjimas nesukeltų trapių lūžių.

4. Išvada ir pramonės perspektyva

Antspauduotų nikelio puodelių apipjaustymo procesas gali atrodyti nesudėtingas, tačiau iš tikrųjų tai apima sudėtingą medžiagų mokslo, tribologijos ir tikslaus štampavimo dizaino sąveiką. Didėjant nikelio taurelių paklausai naujuose -energetinės ličio baterijos struktūriniuose komponentuose, kietojo -kūno baterijų korpusuose ir aviacijos kosmoso tikslumo skysčių-valdymo dalyse, išeiga ir tikslumas apipjaustymo operacijos valdymas tapo pagrindiniais gamintojo aukštos{4} gamybos pajėgumų rodikliais. Šiuo metu pirmaujančios pramonės įmonės pradėjo diegti internetines regėjimo tikrinimo ir priverstinio poslinkio stebėjimo Žvelgiant į ateitį, tiksliai kontroliuojant įrankių parametrus, optimizuojant tepimo sąlygas ir racionaliai integruojant terminio apdorojimo procesus, štampuotų nikelio taurelių apipjaustymo procesas ir toliau tobulės siekiant didesnio efektyvumo, didesnio tikslumo ir intelektualumo, atitinkančio vis -griežtesnius{10}}pramoninio taikymo reikalavimus.