Avete mai avuto problemi di ritorno elastico nello stampaggio e nella piegatura dei metalli? Questo articolo approfondisce le tecniche pratiche per ridurre al minimo questi problemi comuni, migliorando la precisione dei vostri progetti di lavorazione dei metalli. Imparate a conoscere l'impatto delle proprietà del materiale, dello spessore e della forma sul ritorno elastico e scoprite soluzioni efficaci come la correzione della piegatura, il trattamento termico e la sovracurvatura. Questa guida è essenziale per gli ingegneri e i produttori che vogliono migliorare la precisione e la qualità dei loro pezzi stampati. Tuffatevi in questa guida per esplorare queste soluzioni e ottimizzare i vostri processi.
Il ritorno elastico è un fenomeno critico nei processi di formatura dei metalli, definito come il parziale recupero elastico di un pezzo deformato dopo la rimozione del carico applicato. Questo fenomeno si verifica a causa delle proprietà elastiche intrinseche dei metalli, che fanno sì che il materiale tenti di tornare alla sua forma originale.
Nello stampaggio della lamiera, il ritorno elastico si manifesta come una discrepanza tra la geometria finale del pezzo e la forma prevista definita dalla superficie di lavoro dello stampo. Questa deviazione spesso fa sì che i pezzi non rientrino negli intervalli di tolleranza specificati, compromettendo potenzialmente la precisione dell'assemblaggio e la qualità complessiva del prodotto finale.
Il ritorno elastico è dovuto alla duplice natura della deformazione del metallo durante i processi di formatura. Mentre la deformazione plastica è l'obiettivo principale della formatura del pezzo, la deformazione elastica la accompagna inevitabilmente. Quando si rilascia il carico di formatura, la parte elastica della deformazione si inverte, provocando il ritorno elastico.
L'entità del ritorno elastico è influenzata da vari fattori, tra cui:
Affrontare il problema del ritorno elastico è una sfida ingegneristica cruciale nelle industrie di formatura dei metalli. Il suo impatto sulla precisione geometrica può portare a problemi significativi nei processi a valle, come difficoltà di assemblaggio, problemi funzionali e difetti estetici. Di conseguenza, gli ingegneri devono impiegare varie strategie per mitigare gli effetti del ritorno elastico, tra cui:
La comprensione e il controllo del ritorno elastico sono essenziali per ottenere pezzi formati in metallo di alta precisione e per garantire la qualità complessiva e la funzionalità dei prodotti ingegnerizzati.
Curva di variazione delle sollecitazioni dopo lo scarico del carico
Il resistenza allo snervamento di lamiera varia tra lamiere ordinarie e lamiere ad alta resistenza.
Maggiore è la resistenza allo snervamento della lamiera, maggiore è la probabilità di rimbalzo.
Le parti in lamiera spessa sono tipicamente realizzate in acciaio al carbonio laminato a caldo o in acciaio ad alta resistenza laminato a caldo a bassa lega.
Rispetto alle lamiere laminate a freddo, quelle laminate a caldo presentano una scarsa qualità superficiale, un'ampia tolleranza di spessore, proprietà meccaniche instabili e un basso tasso di allungamento.
Variazione delle sollecitazioni prima e dopo il ritorno elastico
Nel processo di formatura, lo spessore della lamiera influisce in modo significativo sulle prestazioni di piegatura. All'aumentare dello spessore della lamiera, diminuisce il fenomeno del rimbalzo.
Ciò è dovuto al fatto che, all'aumentare dello spessore della lastra, aumenta anche la quantità di deformazione plastica coinvolta, con conseguente aumento della deformazione elastica di recupero. Di conseguenza, la resilienza diminuisce.
Sollecitazione tangenziale dell'interfaccia della lamiera
Con il continuo miglioramento del livello di resistenza dei pezzi in lamiera spessa, il problema della precisione dimensionale causata dal rimbalzo diventa sempre più grave.
Sia la progettazione degli stampi che la successiva messa in servizio della tecnologia richiedono la conoscenza della natura e dell'entità della resilienza delle parti, al fine di implementare contromisure e azioni correttive adeguate.
Per le parti in lamiera spessa, il rapporto tra raggio di curvatura rispetto allo spessore della piastra è tipicamente piccolo, e le sollecitazioni e le loro variazioni in direzione dello spessore della piastra non possono essere trascurate.
Il ritorno elastico di pezzi di forma diversa varia notevolmente. Le parti con forme complesse richiedono in genere un ulteriore processo di sagomatura per evitare il ritorno elastico derivante da un processo di formatura incompleto.
Tuttavia, alcune forme particolari, come i pezzi a U, sono più inclini al rimbalzo. Pertanto, è necessario tenere conto della compensazione del ritorno elastico durante il processo di formatura.
Più grande è l'angolo centrale di flessione, maggiore è il valore cumulativo del ritorno elastico, che può risultare in un ritorno elastico significativo.
La lunghezza di deformazione dei pezzi stampati aumenta all'aumentare dell'angolo centrale di piegatura.
Lo stampo deve essere progettato con uno spazio pari al doppio dello spessore del materiale nella parte di lavoro corrispondente e il prodotto deve rientrare in questo spazio.
Per facilitare il flusso del materiale, le parti dello stampo dovrebbero essere sviluppate dopo il completamento della lavorazione dello stampo, soprattutto nel caso di stampi di piegatura. Maggiore è il gioco del pezzo in lavorazione, maggiore è il ritorno elastico.
Se l'intervallo di tolleranza dell'errore per lo spessore della piastra è maggiore, anche il rimbalzo sarà maggiore, rendendo difficile la determinazione accurata del gioco dello stampo.
Il raggio di curvatura relativo è proporzionale al valore del ritorno elastico. Di conseguenza, più i pezzi stampati sono curvi, meno è probabile che si pieghino.
Il processo di formatura è un fattore cruciale nel determinare il valore del ritorno elastico.
In generale, la piegatura correttiva ha un effetto di ritorno elastico migliore rispetto alla piegatura libera.
Se si desidera ottenere lo stesso risultato di lavorazione per la produzione di un lotto di pezzi stampati, il sistema di lavorazione forza di flessione necessaria per correggere la flessione è significativamente maggiore di quella necessaria per la flessione libera.
Di conseguenza, anche se si utilizza la stessa forza di flessione in entrambi i metodi, il risultato finale sarà diverso.
Maggiore è la forza di correzione necessaria per correggere la flessione, minore è il ritorno elastico dei pezzi stampati. Questa forza di correzione allunga le fibre interne ed esterne nella zona di deformazione, ottenendo l'effetto di formatura desiderato.
Quando la forza di flessione viene rilasciata, sia le fibre interne che quelle esterne si accorciano, ma la direzione del ritorno elastico delle fibre interne ed esterne è opposta, riducendo in parte il ritorno elastico dei pezzi stampati.
In primo luogo, per quanto riguarda i materiali, è consigliabile scegliere materiali con un basso limite di snervamento o aumentare lo spessore del materiale pur rispettando i requisiti del prodotto.
In secondo luogo, in termini di progettazione di pezzi stampati, anche la forma del pezzo gioca un ruolo importante nel determinare il ritorno elastico. Nel caso di pezzi stampati complessi con una forma curva, è difficile eliminare il ritorno elastico a causa delle sollecitazioni complesse in tutte le direzioni e di altri fattori come l'attrito.
Pertanto, la forma del prodotto può essere progettata combinando più parti per risolvere il problema del ritorno elastico nei pezzi stampati complessi.
È possibile aggiungere anche un tallone anti-springback, che rappresenta una soluzione efficace per i difetti di ritorno elastico. La forma del prodotto può essere modificata aumentando il numero di microsfere antiritorno, in base alle esigenze del prodotto e al valore del ritorno elastico.
Infine, il difetto di ritorno elastico può essere affrontato riducendo il valore dell'angolo R del parte di piegatura.
L'uso della forza del porta-stampi nel processo di formatura è una tecnologia cruciale. Ottimizzando continuamente la forza del supporto dello spezzone, è possibile regolare la direzione del flusso del materiale e la stress interno distribuzione del materiale può essere migliorata.
Aumentando la forza del supporto del pezzo grezzo, i pezzi si estendono maggiormente, in particolare nella posizione della parete laterale e dell'angolo R. Se la formazione è completa, la differenza tra le sollecitazioni interne ed esterne diminuisce, riducendo la resilienza. Se completamente formati, la differenza di sollecitazione interna ed esterna diminuirà, portando a una riduzione della resilienza.
L'uso di perle di trazione è comune nella tecnologia moderna. Il corretto posizionamento dei grani di trazione può modificare efficacemente la direzione del flusso del materiale e distribuire uniformemente la resistenza di alimentazione sulla superficie di pressatura, migliorando così la formabilità del materiale.
L'inserimento di cordoni di trafilatura sui pezzi soggetti a ritorno elastico determina una formatura più completa e una distribuzione più uniforme delle sollecitazioni, riducendo il ritorno elastico.
La correzione delle forze di flessione concentra la pressione d'impatto nella zona di deformazione da flessione, causando la compressione del metallo interno. Dopo la regolazione, sia lo strato interno che quello esterno si allungano e l'andamento del ritorno elastico delle due aree dopo lo scarico può compensarsi, riducendo il ritorno elastico.
Ricottura prima della piegatura può ridurre la durezza e la tensione di snervamento, riducendo così non solo il ritorno elastico ma anche la forza di piegatura. Dopo la piegatura, eseguire un processo di tempra.
Nel processo di produzione della piegatura, l'angolo e il raggio di deformazione della lamiera aumentano a causa del recupero elastico. Per ridurre il ritorno elastico, è possibile far sì che la deformazione della lamiera superi il grado di deformazione teorico.
Utilizzare la piegatura a caldo, selezionando la temperatura appropriata in modo che il materiale abbia il tempo sufficiente per ammorbidirsi, riducendo così la quantità di ritorno elastico.
Il metodo prevede l'applicazione di una tensione tangenziale durante la piegatura della lamiera, che altera lo stato e la distribuzione delle sollecitazioni all'interno della lamiera, provocando una deformazione plastica a trazione dell'intera sezione. Dopo lo scarico, il ritorno elastico interno ed esterno si compensano, riducendo il ritorno elastico.
La tecnica di compressione locale consiste nell'aumentare la lunghezza della piastra esterna diminuendone lo spessore, in modo che il ritorno elastico degli strati interni ed esterni si compensino.
La piegatura viene suddivisa in più tempi per eliminare il ritorno elastico.
Comprimere dall'interno della parte di piegatura per eliminare il ritorno elastico. Quando la piastra è a forma di U, l'effetto è migliore perché entrambi i lati sono simmetrici.
Il metodo di formatura parziale di un pezzo attraverso la piegatura e poi l'allungamento riduce il ritorno elastico. Questo metodo è efficace per i prodotti di forma bidimensionale semplice.
Durante il processo di stiramento, alla superficie dell'utensile viene prima aggiunta una forma di carena convessa locale, che viene poi eliminata in un processo successivo per modificare la forma dell'utensile. sollecitazione residua equilibrio nel materiale, eliminando così il ritorno elastico.
Durante la lavorazione della superficie dell'utensile, cercare di far sì che il materiale della lastra presenti un ritorno elastico negativo. Dopo il ritorno della matrice superiore, i pezzi raggiungeranno la forma desiderata grazie al ritorno elastico.
Gli errori di forma e dimensione causati dal ritorno elastico possono essere corretti mediante l'uso di impulsi elettromagnetici che colpiscono la superficie del materiale.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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