การเลือกโซลูชันการขึ้นรูปโลหะที่เหมาะสมเป็นการตัดสินใจที่สําคัญในการผลิตเนื่องจากกําหนดคุณภาพชิ้นส่วนโดยตรง (เช่นความสมบูรณ์ของโครงสร้างความแม่นยําของมิติ) ประสิทธิภาพการผลิต (รอบเวลาผลผลิตวัสดุ) และต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมด (TCO) - จากการลงทุนในเครื่องมือเพื่อการประมวลผลหลังการประมวลผลการตัดสินใจครั้งนี้ไม่เล็กน้อยในกรณีการใช้งาน: ไม่ว่าจะเป็นการพัฒนาต้นแบบปริมาณต่ําสําหรับส่วนประกอบการบินและอวกาศการปรับขนาดชิ้นส่วนยานยนต์ปริมาณสูงหรือการประดิษฐ์อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีความแม่นยําด้านล่างนี้เป็นโครงสร้างการวิเคราะห์ทางเทคนิคของพื้นฐานการขึ้นรูปโลหะการจําแนกประเภทกระบวนการเกณฑ์การคัดเลือกและเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อเป็นแนวทางในการตัดสินใจที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล

 

 

1.พื้นฐานของการขึ้นรูปโลหะ  

การขึ้นรูปโลหะเป็นกระบวนการเปลี่ยนรูปพลาสติกที่เปลี่ยนรูปร่างชิ้นงานโลหะ (แผ่นแท่งท่อหรือแท่ง) โดยใช้แรงกลไกโดยไม่ต้องเพิ่ม / ถอดวัสดุลงในส่วนประกอบที่มีรูปร่างสุทธิหรือใกล้เคียงกับรูปร่างสุทธิข้อได้เปรียบหลักของมันอยู่ที่การรักษาความสมบูรณ์ของวัสดุ (เช่นการจัดตําแหน่งการไหลของเมล็ดซึ่งช่วยเพิ่มความต้านแรงดึง) เมื่อเทียบกับกระบวนการลบ (เช่นเครื่องจักรกล).หลักการสําคัญที่ควบคุมการสร้างความสําเร็จ ได้แก่:

- ความสามารถในการเปลี่ยนรูป: ความสามารถของวัสดุในการเปลี่ยนรูปโดยไม่แตกวัดปริมาณโดยตัวชี้วัดเช่นการยืดตัวที่แตก (เช่นอลูมิเนียม 6061-T6 มีการยืดตัว ~ 10% เหมาะสําหรับการขึ้นรูปปานกลาง เหล็กกล้าคาร์บอนต่ํา 1018 มี ~ 25% เหมาะสําหรับการวาดภาพลึก)

- ความเครียดในการไหล: แรงที่จําเป็นในการเริ่มต้นการเปลี่ยนรูปพลาสติก (แตกต่างกันไปกับอุณหภูมิเช่นการขึ้นรูปร้อนช่วยลดความเครียดในการไหลสําหรับเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเช่น AHSS)

- การกระจายความเครียด: ความเครียด / ความเครียดที่สม่ําเสมอในระหว่างการขึ้นรูปป้องกันข้อบกพร่อง (เช่นริ้วรอยในการวาดภาพ, springback ในการดัด)

 

 

2.การจําแนกประเภทของกระบวนการขึ้นรูปโลหะ

กระบวนการขึ้นรูปโลหะถูกจัดประเภทตามรูปทรงเรขาคณิตชิ้นงานกลไกการเปลี่ยนรูปและอุณหภูมิด้านล่างเป็นรายละเอียดทางเทคนิคของกระบวนการหลักหลักการดําเนินงานและการใช้งานในอุตสาหกรรม:

 

2.1การขึ้นรูปแผ่นโลหะ (สําหรับวัสดุแบนบาง ๆ: หนา 0.1-10 มม.)

มุ่งเน้นไปที่การปรับรูปร่างโลหะแผ่นเป็นโครงสร้าง 3 มิติ มีความสําคัญสําหรับยานยนต์ HVAC และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับผู้บริโภค

- การดัด: ทําให้โลหะเปลี่ยนรูปตามแกนเชิงเส้นโดยใช้เทคนิคหลักสามประการ:

- การดัดอากาศ: ใช้การสัมผัสตายบางส่วนเพื่อให้ได้มุมตัวแปร (เช่น90 °-135 °) มีการเปลี่ยนแปลงเครื่องมือน้อยที่สุด ความอดทนทั่วไป: ±0.1 มม. สําหรับการใช้งานที่แม่นยํา

- ด้านล่าง: ติดต่อตายเต็มรูปแบบสําหรับมุมคงที่ แรงสูงกว่าการดัดอากาศ แต่สามารถทําซ้ําได้ดีขึ้น (ความอดทน: ±0.05 มม.)

- การเหรียญ: ความดันสูง (1,000-3,000 MPa) เพื่อฝังรายละเอียดแม่พิมพ์ (เช่นโลโก้); ใช้สําหรับชิ้นส่วนความแม่นยําสูงเช่นสัมผัสไฟฟ้า

- การยืด: ดึงแผ่นโลหะผ่านหมัดเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิว ต้องการความเครียดสม่ําเสมอเพื่อหลีกเลี่ยงการคอ (การผอมบางในท้องถิ่น)ใช้กับแผงตัวถังรถยนต์ (เช่น,เครื่องดูดควัน) และสกินเครื่องบิน

- ภาพวาด: ดึงโลหะแผ่นเปล่าเข้าไปในโพรงตายปิด; จัดประเภทตามความลึก:

- ภาพวาดตื้น (ความลึก <เส้นผ่าศูนย์กลางว่างเปล่า): ใช้สําหรับเครื่องซักผ้ากระทะ

- การวาดภาพแบบลึก (ความลึก> เส้นผ่าศูนย์กลางว่างเปล่า): ผลิตชิ้นส่วนทรงกระบอก / กลวง (เช่นกระป๋องกระบอกไฮดรอลิก); ต้องวาดลูกปัดเพื่อควบคุมการไหลของวัสดุและป้องกันริ้วรอย

 

2.2การขึ้นรูปจํานวนมากที่แม่นยํา (สําหรับวัสดุที่มีความหนา: >10 มม; บาร์, บิลเล็ต)

ใช้สําหรับส่วนประกอบที่มีความแข็งแรงสูงและรับน้ําหนัก ให้ความสําคัญกับความสมบูรณ์ของโครงสร้างมากกว่าพื้นผิว

- การปลอมแปลง: รูปร่างโลหะผ่านแรงอัดในท้องถิ่น; จัดหมวดหมู่ตามอุณหภูมิ:

- การปลอมร้อน (600-1,200 °Cขึ้นอยู่กับโลหะผสม): ลดความเครียดในการไหลสําหรับโลหะแข็ง (เช่นไทเทเนียม, เหล็กอัลลอย); ใช้สําหรับเพลาข้อเหวี่ยงใบกังหัน

- การปลอมแบบเย็น (อุณหภูมิห้อง): ให้ความคลาดเคลื่อนที่แน่น (± 0.02 มม.) และพื้นผิวเรียบ เหมาะสําหรับยึด (สลักเกลียว, ถั่ว) และรากเทียมทางการแพทย์

- ปั๊ม: กระบวนการปริมาณสูงหลายการดําเนินงาน (เจาะ, blanking, นูน) โดยใช้แม่พิมพ์แบบก้าวหน้า; เวลารอบได้ถึง 500 ชิ้นต่อนาที (ppm)สิ่งสําคัญสําหรับกรอบเบาะรถยนต์ขั้วต่อไฟฟ้า

 

2.3กระบวนการขึ้นรูปเฉพาะทาง

ที่อยู่ความต้องการเฉพาะ (เช่น,เรขาคณิตที่ซับซ้อนวัสดุที่แปลกใหม่):

- หล่อ: หมายเหตุ: ในขณะที่ทางเทคนิคกระบวนการสะสมวัสดุ (ไม่ใช่การขึ้นรูปพลาสติก) มันมักจะรวมไว้สําหรับรูปร่างที่ซับซ้อน (เช่น,บล็อกเครื่องยนต์) ที่การขึ้นรูปไม่สามารถทําได้ใช้โลหะหลอมเทลงในแม่พิมพ์ ความแม่นยํา จํากัด (ความอดทน: ±0.5-1 มม.) แต่ต้นทุนเครื่องมือต่ําสําหรับการทํางานปริมาณต่ํา

 

 

3.เกณฑ์การคัดเลือกที่สําคัญสําหรับโซลูชันการขึ้นรูปโลหะ

ปัจจัยทางเทคนิคและเศรษฐกิจจะต้องถ่วงน้ําหนักเพื่อให้กระบวนการสอดคล้องกับเป้าหมายของโครงการด้านล่างนี้เป็นกรอบเชิงปริมาณ:

 

| เกณฑ์|การพิจารณาทางเทคนิค|

|-----------------------------|---------------------------------------------------------------------------------------------|

| คุณสมบัติของวัสดุ|- ความเหนียว: โลหะที่มีความเหนียวต่ํา (เช่นแมกนีเซียม) ต้องขึ้นรูปร้อน; ความเหนียวสูง (เช่น,ทองแดง) เหมาะสําหรับการขึ้นรูปเย็น<br>- ความเครียดการไหล: โลหะผสมความแข็งแรงสูง (เช่นInconel) ต้องการแรงไฮดรอลิก / นิวเมติก (เมื่อเทียบกับเครื่องจักรกลสําหรับเหล็กคาร์บอนต่ํา) |

| ความซับซ้อนของส่วน|- เรขาคณิตที่เรียบง่าย (เช่นวงเล็บ): ดัด / ปั๊ม (ต้นทุนเครื่องมือต่ํา) <br>- รูปร่างที่ซับซ้อน (เช่นท่อไอเสียรถยนต์): Hydroforming หรือปลอม (การกระจายความเครียดที่ดีขึ้น) <br>โครงสร้างหลอดกลวง: ไฮโดรฟอร์ม (หลีกเลี่ยงการเชื่อมรอยต่อ) |

| ปริมาณการผลิต|- ปริมาณต่ํา (<1,000 ชิ้นส่วน): ดัดหรือหล่อด้วยตนเอง (การลงทุนเครื่องมือน้อยที่สุด) <br>- ปริมาณปานกลาง (1,000-100,000 ชิ้น): เครื่องกดไฮดรอลิค (ค่าใช้จ่าย / ความเร็วที่สมดุล) <br>- ปริมาณสูง (&gt; 100,000 ชิ้น): ปั๊มโปรเกรสซีฟหรือม้วนขึ้นรูป (รอบเวลา &gt; 100 ppm) |

| ความต้องการความแม่นยํา|- ความอดทน <± 0.05 มม.: การปลอมเย็นการปั๊มความแม่นยําหรือการดัดซีเอ็นซี<br>- ความคลาดเคลื่อน ±0.1-0.5 มม: ดัดอากาศปลอมร้อน<br>- ความคลาดเคลื่อน &gt;±0.5 มม: หล่อหรือขึ้นรูปด้วยตนเอง|

| ค่าใช้จ่ายไดรเวอร์|- ค่าใช้จ่ายเครื่องมือ: ปั๊มตาย ($ 50k- $ 500k) เทียบกับดัดตาย ($ 5k- $ 20k) <br>อัตราผลตอบแทนของวัสดุ: การขึ้นรูป (ผลตอบแทน 90-95%) เมื่อเทียบกับการตัด (60-70% ผลตอบแทน) <br>- เวลารอบ: ปั๊ม (100+ ppm) เทียบกับการปลอม (5-10 ppm) |

 

 

4.เทคโนโลยีการขึ้นรูปโลหะขั้นสูง

เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่อยู่ข้อ จํากัด ของกระบวนการแบบดั้งเดิม (เช่นรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนของเสียวัสดุ):

 

4.1 Hydroforming (ไฮโดรฟอร์ม)

ใช้ของเหลวไฮดรอลิกแรงดันสูง (10-100 MPa) เพื่อกดวัสดุลงในแม่พิมพ์; สองตัวแปร:

- แผ่น Hydroforming: รูปแบบชิ้นส่วนแผ่นที่ซับซ้อน (เช่น,ประตูรถยนต์ด้านใน) ที่มีความหนาเหมือนกัน (ลดริ้วรอยเมื่อเทียบกับการวาดภาพ)

- Tube Hydroforming: รูปร่างท่อโลหะเป็นโครงสร้าง 3D (เช่น,รางแชสซีรถยนต์) โดยไม่มีตะเข็บปรับปรุงความแข็งแกร่งของโครงสร้าง

 

4.2การขึ้นรูปม้วน

กระบวนการอย่างต่อเนื่องที่แผ่นโลหะผ่านชุดม้วนก้าวหน้าเพื่อสร้างส่วนตัดที่สอดคล้องกัน (เช่นช่อง C หลังคาโลหะ)ข้อดี:

- ไม่ จํากัด ความยาวของชิ้นส่วน (เมื่อเทียบกับการกดเบรกซึ่งถูก จํากัด ตามขนาดเตียง)

- เสียวัสดุต่ํา (ผลผลิต 95%+%) และความเร็วสูง (สูงสุด 30 เมตร / นาที)

 

4.3การผลิตสารเติมแต่ง (AM) สําหรับการขึ้นรูปโลหะ

ในขณะที่ AM เป็นกระบวนการฝากเงิน แต่ก็เสริมการขึ้นรูปผ่านการผลิตไฮบริด:

- การพิมพ์ 3 มิติรูปทรงเกือบตาข่าย (เช่นวงเล็บที่เหมาะสมทางโทโพโลยี) เพื่อลดแรงขึ้นรูปและการใช้วัสดุ

- เครื่องมือพิมพ์ (เช่นแบบกําหนดเองตายสําหรับการขึ้นรูปปริมาณต่ํา) เพื่อลดเวลานําจากสัปดาห์เป็นวัน

- พิมพ์ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนโดยตรง (เช่นรากเทียมทางการแพทย์) ที่เป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดขึ้นผ่านวิธีการแบบดั้งเดิม