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Attrito sul processo di stampaggio

Il processo di stampaggio è molto importante, il foglio è sempre a contatto con lo stampo. Questo contatto non è statico, ma dinamico. Poiché la lamiera scorre sulla superficie della filiera, c'è un movimento relativo tra la lamiera e la filiera. Anche se le superfici di fogli e stampi appaiono lisce senza ausilio visivo, al microscopio le loro superfici mostrano forme complesse.

Le superfici delle lamiere e degli utensili hanno distribuzioni di rugosità che consistono in una serie di picchi e valli di altezze, profondità e spaziature variabili, come mostrato nelle Figure 1 e 2. La distribuzione della rugosità della lamiera varia a seconda del tipo, della qualità e del rivestimento del materiale, mentre la distribuzione della rugosità degli utensili varierà a seconda del tipo di materiale e di come vengono lavorati.

A causa di queste irregolarità della lamiera e delle superfici dell'utensile, c'è resistenza al movimento relativo. In parole povere, questa resistenza al moto relativo è chiamata "attrito", motivo per cui i lubrificanti vengono applicati alle piastre metalliche per ridurne la resistenza e quindi l'attrito. Il rapporto tra la forza di attrito e la forza di contatto di due oggetti in movimento è rappresentato dal coefficiente di attrito “μ”, il cui valore dipende dal sistema tribologico stesso e dal processo di formatura, come la temperatura della lastra, lo stampaggio velocità, la pressione di contatto e la deformazione della lastra.

Lubrificazione sui processi di stampaggio

Sappiamo da dove viene l'attrito e perché è necessario lubrificare la lamiera prima di stampare. Ci concentreremo ora su come la quantità di lubrificazione influisce sulla qualità dei pannelli durante il processo di formatura. È possibile ottenere una migliore comprensione dell'effetto di lubrificazione attraverso le immagini seguenti.

I fogli mostrati nelle Figure 3, 4 e 5 sono stati simulati utilizzando la stessa configurazione di simulazione esatta e la qualità della parte era diversa perché la quantità di lubrificante era cambiata. La lastra mostrata nella figura 3 presenta forti corrugazioni agli angoli a causa dell'elevata lubrificazione applicata alla lastra prima dell'allungamento.

Maggiore è la quantità di lubrificazione, minore è la resistenza al movimento, ovvero il materiale si muove liberamente sulla superficie dell'utensile in modo incontrollato, creando grinze. Al contrario, quando la quantità di lubrificazione applicata alla lastra è molto bassa, la resistenza al movimento è molto elevata. Questa elevata resistenza costringe la lamiera ad allungarsi oltre la quantità desiderata, producendo un sostanziale assottigliamento e, in alcuni casi, ampie fessurazioni, come mostrato in Figura 4.

Pertanto, diventa fondamentale utilizzare la giusta quantità di lubrificazione quando si tirano i pannelli, così come trovare la quantità ottimale di lubrificazione richiesta. La Figura 5 mostra un foglio senza grinze e crepe quando il lubrificante è applicato correttamente.

Proprio come qualsiasi altro processo di produzione, l'applicazione di lubrificante al foglio crea alcune incongruenze come il rumore. Ciò significa che, se l'utente decide di utilizzare 1 g/m2 di lubrificante sulla lastra, producendo così un pannello privo di difetti, qual è la probabilità che il robot spruzzerà ogni volta la quantità esatta di lubrificante sul pannello? Ad esempio, se la precisione dell'apparecchiatura è 85%, la deviazione del lubrificante sarà 0,85 – 1,15 g/㎡, se il pannello è molto sensibile all'attrito, potrebbero esserci dei problemi. Pertanto, è fondamentale trovare un intervallo sicuro di quantità di lubrificante e assicurarsi che l'attrezzatura stia spruzzando lubrificante all'interno dell'intervallo specificato.

Quando si considera un sistema di tribologia di stampaggio AHSS, ci sono tre punti principali da considerare, vale a dire: 1. L'effetto dell'attrito e della tribologia sul ritorno elastico; 2. Lo stampaggio AHSS produce temperature più elevate, che influiscono nuovamente sul comportamento di attrito; 3. L'uso di diversi materiali per utensili nello stampaggio AHSS ha nuovi effetti sull'informazione e sulla simulazione del comportamento di attrito. Questi tre fenomeni dovrebbero essere presi in considerazione nelle simulazioni di stampaggio, che possono essere ottenute solo utilizzando modelli avanzati di attrito di stampaggio.

Naturalmente, AHSS ha più ritorno elastico quando si stampano parti delicate. Il ritorno elastico può essere fortemente influenzato dal comportamento di attrito impostato nella lamiera formando simulazione. Questo è il motivo per cui dovresti migliorare il comportamento di attrito nelle simulazioni di punzonatura. Questo, a sua volta, produce migliori previsioni di rimbalzo. L'attrito determina la quantità di vincolo nella parte e, in base a ciò, viene influenzato il comportamento del ritorno elastico. Inoltre, è importante considerare che durante lo stampaggio AHSS si osservano spesso pressioni di contatto più elevate tra l'utensile e la lamiera, motivo per cui l'attrito diventa così importante e l'attrito provoca un aumento della temperatura nel materiale, che per l'acciaio dolce, questo l'ordine di grandezza non si verifica. Pertanto, una corretta descrizione della variazione di temperatura e del suo effetto sul comportamento di attrito è fondamentale per simulare lo stampaggio di AHSS.

Inoltre, i materiali per stampaggio AHSS richiedono l'uso di acciai per utensili che non vengono generalmente utilizzati su acciai di media resistenza. Ora dobbiamo considerare gli effetti tribologici di utensili più duri realizzati con un certo contenuto di carbonio e cromo, piuttosto che utensili in ghisa. Questo materiale dello stampo ha anche un effetto sulle proprietà tribologiche. Questo è il motivo per cui l'utente deve tenerne conto oltre alla scelta del lubrificante durante l'impostazione della simulazione. Un buon modello di attrito dovrebbe tenere conto di tutte queste interrelazioni durante la generazione del modello di attrito.

Se si dispone di un modello di attrito avanzato nella simulazione di formatura, è necessario introdurre un sistema tribologico realistico nella simulazione di formatura della lamiera. Otterrai quindi previsioni più accurate su crepe, rughe, assottigliamento e ritorno elastico, tutte legate al modello di attrito che stai utilizzando.

Nel processo di imbutitura profonda, a causa del movimento relativo tra il pezzo in lavorazione e la superficie dello stampo, l'adesione si verificherà sotto l'azione di una certa pressione. Quando l'acciaio inossidabile è imbutito, questo fenomeno è più grave, causando graffi sulla superficie del prodotto e l'aspetto della superficie dello stampo. "Noduli di incollaggio", per proteggere la qualità superficiale dei prodotti, controllare l'attrito, l'usura e rimuovere i graffi, il mezzo più efficace è la lubrificazione. Il primo punto della scelta del lubrificante è che il film lubrificante non si rompa e lubrifichi durante il processo di imbutitura profonda della lamiera.

“Anti-viscosità e riduzione dell'attrito” è il punto di partenza fondamentale per la scelta dei lubrificanti. Partendo dal presupposto che altre condizioni soddisfano il processo di imbutitura profonda, la qualità della lubrificazione influenzerà direttamente la forza di trafilatura, la durata dello stampo e la qualità del prodotto, ecc., e diventerà anche la chiave del successo o del fallimento del processo di imbutitura profonda. Secondo le informazioni, tra i vari processi, il processo di imbutitura consuma la maggior quantità di lubrificante. Durante il processo di imbutitura, a causa della deformazione relativamente ampia del materiale, il lubrificante deve avere prestazioni eccellenti.

Diamo un'occhiata ai diversi lubrificanti:

Ecco le caratteristiche di diversi lubrificanti per stampaggio comuni:

Durante il processo di lubrificazione si verificherà una diversa vaporizzazione all'aumentare della temperatura, sottraendo molto calore, riducendo così la temperatura dello stampo; man mano che la vaporizzazione continua a generarsi, il lubrificante continuerà ad accumularsi fino al punto di alta temperatura, formando una pellicola più resistente. Il film lubrificante protegge lo stampo in modo più efficace, prolungando così la vita utile dello stampo. Migliorerà anche la qualità della superficie del pezzo senza graffi, come mostrato nella figura seguente.

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