Một phân tích đầy đủ về công nghệ xử lý bộ phận uốn kim loại: từ uốn cong truyền thống đến hình thành chính xác

1. Uốn kim loại Công nghệ xử lý và phân loại

Công nghệ xử lý các bộ phận uốn kim loại tạo thành một trong những hệ thống quy trình lớn nhất và phức tạp nhất trong sản xuất hiện đại. Nó có thể được phân loại theo nhiều cách khác nhau và có thể được chia theo nhiều chiều như nhiệt độ biến dạng, phương pháp ứng dụng lực, loại công cụ, v.v. Hiểu cấu trúc và ý nghĩa của hệ thống kỹ thuật này là cơ sở để thành thạo bản chất của sản xuất uốn kim loại và điều kiện tiên quyết để chọn tuyến đường tốt nhất.

Phân loại kích thước nhiệt độ chia quá trình uốn kim loại thành ba loại: uốn lạnh, uốn ấm và uốn nóng. Quá trình uốn lạnh được thực hiện ở nhiệt độ phòng và phù hợp với hầu hết các vật liệu kim loại có độ dẻo tốt, chẳng hạn như thép carbon thấp, nhôm, đồng và hợp kim của nó. Nó có những ưu điểm của mức tiêu thụ năng lượng thấp, hiệu quả cao và chất lượng bề mặt tốt, nhưng phải đối mặt với vấn đề kiểm soát lò xo. Mức uốn ấm (200-600) chủ yếu nhằm vào các vật liệu có khả năng định dạng kém ở nhiệt độ phòng, chẳng hạn như hợp kim thép cường độ cao và hợp kim magiê. Nó làm giảm cường độ năng suất và tải trọng hình thành bằng cách tăng nhiệt độ thích hợp, trong khi triệt tiêu lò xo. Hương nóng (> 700) được sử dụng để uốn và tạo thành các kim loại khó biến dạng như hợp kim titan, vonfram và molybdenum, hoặc các bộ phận cấu trúc lớn, như xử lý uốn nóng của xương sườn. Ưu điểm của nó là khả năng chống biến dạng là cực kỳ nhỏ, nhưng nó phải đối mặt với các vấn đề chất lượng như quá trình oxy hóa và hạt thô. Việc lựa chọn nhiệt độ cần phải cân bằng các tính chất vật liệu, độ chính xác một phần và nền kinh tế sản xuất.

Việc phân loại các phương pháp ứng dụng lực cho thấy bản chất cơ học của các quá trình khác nhau. Cập miễn phí là hình thức cơ bản nhất. Chỉ có mô men uốn được áp dụng cho tấm hoặc hồ sơ thông qua khuôn. Trạng thái ứng suất trong vùng biến dạng tương đối đơn giản, nhưng kiểm soát độ chính xác là khó khăn. Cắt sai hiệu chỉnh thêm một quá trình hoàn thiện trên cơ sở uốn cong tự do và kiểm soát hình dạng cuối cùng thông qua ràng buộc chính xác của khuôn. Các ứng dụng điển hình bao gồm xử lý uốn của bản lề cửa xe. Uốn ba điểm sử dụng hai điểm tựa cố định và một cú đấm hoạt động trung gian để đạt được biến dạng chính xác. Nó được sử dụng rộng rãi trong thử nghiệm hiệu suất vật liệu và sản xuất các bộ phận chính xác đợt nhỏ. Các quá trình uốn liên tục bao gồm các quá trình như uốn cong và hình thành cuộn. Các hình dạng cắt ngang phức tạp đạt được thông qua nhiều biến dạng tiến triển. Nó chiếm một vị trí thống trị trong việc sản xuất các bộ phận có kích thước dài như xây dựng các keel tường rèm và đường ray trượt ô tô. Chế độ uốn cong kết hợp chuyển động quay và thức ăn trục, và đặc biệt phù hợp để hình thành các bộ phận đối xứng trục, chẳng hạn như sản xuất đầu bình nhiên liệu tên lửa.

Việc phân loại các hệ thống công cụ phản ánh mức độ phát triển của thiết bị xử lý. Máy uốn truyền thống dựa vào sự hợp tác đơn giản của khuôn trên và dưới. Chi phí nấm mốc thấp nhưng tính linh hoạt kém, phù hợp cho sản xuất tiêu chuẩn quy mô lớn. Trung tâm uốn CNC được trang bị hệ thống servo thủy lực hoặc điện, điều khiển chuyển động của thanh trượt và định vị của máy đo phía sau đa trục thông qua chương trình CNC để đạt được sự thay đổi nhanh chóng các bộ phận phức tạp. Các công nghệ hình thành dieless như uốn cong hỗ trợ bằng laser và hình thành điện từ đạt được biến dạng thông qua các trường năng lượng thay vì khuôn vật lý, cho thấy những lợi thế độc đáo trong phát triển nguyên mẫu và sản xuất hàng loạt.

Sự phát triển của hệ thống công nghệ uốn kim loại cho thấy xu hướng tích hợp quy trình rõ ràng. Các quy trình truyền thống khác nhau với ranh giới rõ ràng đang thâm nhập vào nhau để tạo thành một giải pháp xử lý tổng hợp. Ví dụ, uốn hỗ trợ bằng laser kết hợp hiệu ứng làm mềm cục bộ của xử lý nhiệt với lợi thế chính xác của việc uốn lạnh; Hình thành thủy lực và công nghệ uốn cao áp bên trong làm mờ ranh giới giữa uốn cong và kéo dài để đạt được sự phân bố biến dạng đồng đều hơn. Sự hợp nhất này đã thúc đẩy sự phát triển liên tục của công nghệ uốn kim loại hướng tới độ chính xác cao hơn, hình dạng phức tạp hơn và hiệu suất tốt hơn, và liên tục mở rộng ranh giới có thể của thiết kế kỹ thuật.

2. Công nghệ hình thành chính xác: Phá vỡ những hạn chế của công nghệ truyền thống

Công nghệ hình thành chính xác đại diện cho sự phát triển tiên tiến nhất trong lĩnh vực xử lý uốn kim loại. Thông qua các phương pháp truyền năng lượng sáng tạo, các chiến lược kiểm soát chính xác và tích hợp quy trình liên ngành, nó vượt qua những hạn chế vốn có của uốn cong truyền thống về độ phức tạp hình học, độ chính xác kích thước và khả năng thích ứng vật chất. Các quy trình nâng cao này không chỉ đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về chất lượng một phần trong các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ và điện tử chính xác, mà còn mở ra những cách mới để thiết kế nhẹ và chức năng của các bộ phận kết cấu kim loại.

Công nghệ uốn điện của servo đã viết lại các tiêu chuẩn quy trình để uốn chính xác với hiệu suất động tuyệt vời của nó. So với các hệ thống thủy lực truyền thống, cấu trúc của động cơ servo trực tiếp điều khiển các ốc vít bóng giúp loại bỏ độ nén và độ trễ của dầu thủy lực và đạt được độ chính xác kiểm soát chưa từng có (± 0,005mm). Công nghệ uốn tự do ba chiều phá vỡ giới hạn biến dạng của mặt phẳng của uốn truyền thống và nhận ra sự hình thành liên tục của các đường cong phức tạp trong không gian.

Công nghệ hình thành điện từ (EMF) sử dụng lực Lorentz được tạo ra bởi các từ trường mạnh nhất thời (10-50T) để đạt được biến dạng kim loại tốc độ cao, đây là một quá trình hình thành dieless điển hình. Tính năng hình thành năng lượng cao này mang lại những lợi thế độc đáo: hiệu ứng quán tính giúp tăng cường tính lưu động của vật liệu và bán kính uốn giới hạn của hợp kim nhôm giảm từ 3T ở nhiệt độ phòng xuống 0,5T (t là độ dày vật liệu); Điều kiện đáng tin cậy ngăn chặn Springback, và độ chính xác của góc được cải thiện 5-8 lần; Không cần khuôn vật lý, phù hợp cho sản xuất tùy chỉnh hàng loạt.

Công nghệ uốn cao áp bên trong (IHB) kết hợp hình thành thủy lực với công nghệ uốn và đạt được sự uốn cong độ chính xác cao của các đường ống thông qua sự phối hợp chính xác của áp suất chất lỏng bên trong (50-400MPa) và lực đẩy dọc trục. Công nghệ cốt lõi của nó là kiểm soát phối hợp áp lực: duy trì áp suất cao ở bên ngoài uốn cong để ngăn chặn nếp nhăn, đồng thời giảm áp lực một cách thích hợp ở bên trong uốn cong để tránh vỡ; Động lực trục bù cho sự mở rộng vật liệu, do đó độ lệch độ dày thành được kiểm soát trong phạm vi ± 5%. So với uốn cong mandrel truyền thống, công nghệ áp suất cao bên trong có thể giảm 30% bán kính uốn (xuống còn 1,5D, D là đường kính ống), cải thiện chất lượng bề mặt bên trong với mức 2-3 và không cần phải bôi trơn và làm sạch tiếp theo.

Quá trình uốn tổng hợp giải quyết các hạn chế của một quá trình duy nhất thông qua sức mạnh tổng hợp của nhiều dạng năng lượng. Trong quá trình xử lý các bộ phận cơ thể hợp kim nhôm, quá trình này làm giảm lò xo từ 8 ° xuống 0,3 °, chất lượng bề mặt RA <0,4μm và kích thước hạt mịn hơn 50% so với hình thành nóng truyền thống. Một hướng sáng tạo khác là uốn cong hỗ trợ siêu âm, trong đó tăng cường độ rung tần số cao 20kHz (biên độ 10-30μm) trên quá trình uốn thông thường, làm giảm căng thẳng dòng chảy 15-25% thông qua hiệu ứng làm mềm độ rung và đặc biệt phù hợp với độ cong của cấu trúc.

Sự đột phá trong công nghệ hình thành chính xác không chỉ được phản ánh trong chính quá trình mà còn trong việc thiết lập một hệ thống đảm bảo chất lượng toàn bộ quá trình. Sự kết hợp của đo lường laser trực tuyến, cảm biến lực lượng, hình ảnh nhiệt và các phương pháp giám sát khác với công nghệ đôi kỹ thuật số thực hiện kiểm soát phản hồi thời gian thực của quá trình hình thành. Những tiến bộ công nghệ này đã cùng thúc đẩy việc chuyển đổi xử lý uốn kim loại từ phụ thuộc vào kinh nghiệm sang dựa trên khoa học, đặt nền tảng công nghệ cho việc nâng cấp thông minh của ngành sản xuất.