Współczynnik tłoczenia wgłębnego (draw ratio) wyjaśniony: dlaczego jedno tłoczenie nie zawsze wystarcza

Współczynnik tłoczenia to stosunek początkowej średnicy płaskiego wykroju do średnicy stempla użytego do jego uformowania (D0/d1 dla pierwszego tłoczenia). Jest to skrót określający, jak bardzo materiał musi płynąć do wewnątrz i rozciągać się na stemplu w jednej operacji, a każda część tłoczona wgłębnie ma praktyczną granicę tego współczynnika, powyżej której ścianka boczna pęka — zwykle przy promieniu naroża stempla, gdzie materiał jest najcieńszy i poddany największemu naprężeniu rozciągającemu podczas przeciągania przez matrycę.

Dlaczego na każdym etapie tłoczenia istnieje pułap

Gdy wykrój jest wciągany do wnęki matrycy, materiał kołnierza jest ściskany obwodowo, podczas gdy materiał ścianki nad stemplem jest rozciągany. Jeśli w jednym etapie współczynnik tłoczenia zostanie zawyżony, ścianka cienieje szybciej, niż materiał zdąży to skompensować umocnieniem odkształceniowym, i pęka — najczęściej dokładnie przy promieniu naroża stempla, a nie w połowie wysokości ścianki. Powszechnie cytowana praktyczna granica dla pojedynczego tłoczenia, bez przetłaczania, mieści się w przybliżeniu w zakresie 1,8 do 2,2, zależnie od materiału, choć dokładna wartość zmienia się wraz z formowalnością materiału (materiały o wyższej wartości r / normalnej anizotropii tolerują nieco wyższy współczynnik, podczas gdy stopy o niższej formowalności wymagają niższego). Siła docisku dociskacza (blank holder) też ma znaczenie po drugiej stronie: zbyt mała siła docisku powoduje marszczenie się kołnierza zamiast płynnego podawania; zbyt duża ogranicza przepływ na tyle, że sprzyja pękaniu przy promieniu stempla.

Dlaczego głębokie części wymagają wielu etapów przetłaczania

Część głębsza niż pozwala na to pułap pojedynczego współczynnika tłoczenia nie jest tłoczona w jednym agresywnym kroku — najpierw jest tłoczona do pośredniej średnicy i głębokości, a następnie przetłaczana jeden lub więcej razy, przy czym każdy etap przetłaczania dalej zmniejsza średnicę i dodaje głębokość. Ponieważ materiał został już umocniony odkształceniowo w pierwszym tłoczeniu, każdy kolejny etap przetłaczania toleruje mniejszy dodatkowy współczynnik niż pierwszy — często w niższym zakresie na etap niż tłoczenie początkowe — dlatego naprawdę głęboki kubek lub korpus puszki buduje się poprzez sekwencję operacji tłoczenie-przetłaczanie-przetłaczanie, a nie przybliża jako jeden duży współczynnik. Dla bardzo głębokich, wieloetapowych części czasem potrzebny jest wyżarzanie międzyoperacyjne między przetłoczeniami, aby przywrócić plastyczność zużytą przez umocnienie odkształceniowe, zanim kolejne przetłoczenie będzie mogło przebiec bez pękania.

Zachowanie ścieniania ścianki

Ścianki po tłoczeniu wgłębnym nie zachowują pierwotnej grubości wykroju — ścienianie jest normalne i oczekiwane, zwykle najbardziej widoczne w pobliżu promienia naroża stempla, gdzie koncentruje się odkształcenie, podczas gdy obszar kołnierza (który jest ściskany, a nie rozciągany) czasem wykazuje odwrotny efekt i lekko grubieje. Projektanci, którzy potrzebują ciaśniejszej, bardziej jednolitej grubości ścianki niż daje samo tłoczenie wgłębne, czasem dodają etap prasowania wygładzającego (ironing) — w którym ścianka jest przepychana przez luz matrycy mniejszy niż wchodząca grubość ścianki, celowo w celu kontrolowania i redukcji zmienności grubości — co jest operacją pokrewną, ale odrębną od samego tłoczenia.

Jak to się łączy z projektowaniem części

Ograniczenia współczynnika tłoczenia to jeden z powodów, dla których głęboka, wąska część w kształcie kubka kosztuje więcej w narzędziach i etapach procesu niż płytka taca o podobnej średnicy — więcej stacji przetłaczania oznacza więcej etapów matrycy (a często układ tłocznika postępowego lub wieloetapowego transferu zamiast tłoczenia jednym uderzeniem); zobacz nasz przewodnik po tłoczniku postępowym a transferowym, by zobaczyć, jak wygląda taka decyzja o etapowaniu. Wybór materiału również bezpośrednio wpływa na osiągalny współczynnik tłoczenia — zobacz nasze porównanie tłoczenia i kucia dla przypadków, w których profil głębokości i grubości części skłania ją całkowicie ku kuciu zamiast tłoczenia wgłębnego.

Prześlij nam głębokość, średnicę i materiał swojej części przez nasz formularz zapytania ofertowego, a będziemy współpracować z naszą siecią partnerską, aby ustalić sekwencję przetłaczania i czy potrzebne jest wyżarzanie międzyoperacyjne, zamiast zakładać, że wystarczy jedno tłoczenie.