Le basi dello stampaggio dei metalli
Lo stampaggio dei metalli è un processo di produzione utilizzato per convertire lamiere piatte in forme specifiche.Si tratta di un processo complesso che può includere diverse tecniche di formatura dei metalli: tranciatura, punzonatura, piegatura e perforazione, solo per citarne alcune.
Esistono migliaia di aziende in tutto il mondo che offrono servizi di stampaggio dei metalli per fornire componenti per l'industria automobilistica, aerospaziale, medica e altri mercati. Con l'evoluzione dei mercati globali, vi è una crescente necessità di grandi quantità di parti complesse prodotte rapidamente.
La seguente guida illustra le migliori pratiche e le formule comunemente utilizzate nel processo di progettazione dello stampaggio dei metalli e include suggerimenti per incorporare considerazioni sulla riduzione dei costi nelle parti.
Nozioni di base sullo stampaggio
Lo stampaggio, chiamato anche pressatura, comporta il posizionamento di lamiere piatte, in forma di bobina o grezza, in una pressa per stampaggio.Nella pressa, uno strumento e la superficie dello stampo danno al metallo la forma desiderata.Punzonatura, tranciatura, piegatura, coniatura, sbalzo e flangiatura sono tutte tecniche di stampaggio utilizzate per modellare il metallo.
Prima che il materiale possa essere formato, i professionisti dello stampaggio devono progettare gli utensili tramite la tecnologia di ingegneria CAD/CAM.Questi progetti devono essere il più precisi possibile per garantire che ogni punzone e piega mantenga uno spazio adeguato e, quindi, una qualità ottimale della parte.Un modello 3D di un singolo strumento può contenere centinaia di parti, quindi il processo di progettazione è spesso piuttosto complesso e dispendioso in termini di tempo.
Una volta definita la progettazione dell'utensile, un produttore può utilizzare una varietà di lavorazioni meccaniche, rettifica, elettroerosione a filo e altri servizi di produzione per completare la propria produzione.
Tipi di stampaggio dei metalli
Esistono tre tipi principali di tecniche di stampaggio dei metalli: progressiva, a quattro slitte e imbutitura profonda.
Stampaggio progressivo
Lo stampaggio progressivo presenta una serie di stazioni, ciascuna con una funzione unica.
Innanzitutto, il nastro di metallo viene alimentato attraverso una pressa per stampaggio progressiva.La striscia si srotola costantemente da una bobina e finisce nella fustellatrice, dove ciascuna stazione dell'utensile esegue quindi un taglio, una punzonatura o una piegatura diversa.Le azioni di ciascuna stazione successiva si aggiungono al lavoro delle stazioni precedenti, risultando in una parte completata.
Un produttore potrebbe dover cambiare ripetutamente l'utensile su una singola pressa o occupare più presse, ciascuna delle quali esegue un'azione richiesta per una parte completata.Anche utilizzando più presse, spesso erano necessari servizi di lavorazione secondaria per completare veramente una parte.Per questo motivo lo stampaggio progressivo è la soluzione idealeparti metalliche con geometria complessaincontrare:
- Tempi di consegna più rapidi
- Costo del lavoro inferiore
- Tiratura più breve
- Maggiore ripetibilità
Stampaggio a quattro diapositive
Fourslide, o multi-slide, prevede l'allineamento orizzontale e quattro diverse diapositive;in altre parole, quattro utensili vengono utilizzati contemporaneamente per modellare il pezzo.Questo processo consente tagli complessi e piegature complesse per sviluppare anche le parti più complesse.
Lo stampaggio dei metalli Fourslide può offrire numerosi vantaggi rispetto al tradizionale stampaggio a pressione che lo rendono la scelta ideale per molte applicazioni.Alcuni di questi vantaggi includono:
1.Versatilità per parti più complesse
2.Maggiore flessibilità per le modifiche progettuali
Come suggerisce il nome, una fourslide ha quattro diapositive, il che significa che è possibile utilizzare fino a quattro strumenti diversi, uno per diapositiva, per ottenere più piegature contemporaneamente.Quando il materiale entra in una quattro slitte, viene piegato in rapida successione da ciascun albero dotato di un utensile.
Stampaggio ad imbutitura profonda
L'imbutitura profonda comporta l'inserimento di un pezzo grezzo di lamiera nello stampo tramite un punzone, modellandolo in una forma.Il metodo viene definito “imbutitura profonda” quando la profondità della parte imbutita supera il suo diametro.Questo tipo di formatura è ideale per creare componenti che necessitano di diverse serie di diametri e rappresenta un'alternativa economica ai processi di tornitura, che in genere richiedono l'utilizzo di più materie prime.Le applicazioni comuni e i prodotti realizzati mediante imbutitura profonda includono:
1.Componenti automobilistici
2. Parti di aerei
3.Relè elettronici
4.Utensili e pentole
Stampaggio ad imbutitura profonda
L'imbutitura profonda comporta l'inserimento di un pezzo grezzo di lamiera nello stampo tramite un punzone, modellandolo in una forma.Il metodo viene definito “imbutitura profonda” quando la profondità della parte imbutita supera il suo diametro.Questo tipo di formatura è ideale per creare componenti che necessitano di diverse serie di diametri e rappresenta un'alternativa economica ai processi di tornitura, che in genere richiedono l'utilizzo di più materie prime.Le applicazioni comuni e i prodotti realizzati mediante imbutitura profonda includono:
1.Componenti automobilistici
2. Parti di aerei
3.Relè elettronici
4.Utensili e pentole
Stampaggio a breve termine
Lo stampaggio di metalli a breve termine richiede spese iniziali minime per le attrezzature e può essere una soluzione ideale per prototipi o piccoli progetti.Dopo aver creato il pezzo grezzo, i produttori utilizzano una combinazione di componenti di utensili personalizzati e inserti di matrice per piegare, punzonare o forare la parte.Le operazioni di formatura personalizzate e le tirature più piccole possono comportare un costo per pezzo più elevato, ma l'assenza di costi di attrezzatura può rendere le tirature brevi più convenienti per molti progetti, in particolare quelli che richiedono tempi di consegna rapidi.
Strumenti di produzione per lo stampaggio
Ci sono diverse fasi nella produzione dello stampaggio dei metalli.Il primo passo è progettare e produrre lo strumento vero e proprio utilizzato per creare il prodotto.
Diamo un'occhiata a come viene creato questo strumento iniziale:Layout e design della striscia di stock:Un designer utilizza questo metodo per progettare la striscia e determinare dimensioni, tolleranze, direzione di alimentazione, riduzione degli scarti e altro ancora.
Lavorazione di acciai per utensili e stampi:Il CNC garantisce un livello più elevato di precisione e ripetibilità anche per gli stampi più complessi.Attrezzature come frese CNC a 5 assi e filo possono tagliare acciai per utensili temprati con tolleranze estremamente strette.
Elaborazione secondaria:Il trattamento termico viene applicato alle parti metalliche per migliorarne la resistenza e renderle più durevoli per la loro applicazione.La rettifica viene utilizzata per rifinire parti che richiedono un'elevata qualità superficiale e precisione dimensionale.
Elettroerosione a filo:La lavorazione con elettroerosione a filo modella i materiali metallici con un filo di filo di ottone caricato elettricamente.L'elettroerosione a filo può tagliare le forme più complesse, inclusi piccoli angoli e contorni.
Processi di progettazione dello stampaggio dei metalli
Lo stampaggio dei metalli è un processo complesso che può includere una serie di processi di formatura dei metalli: tranciatura, punzonatura, piegatura, perforazione e altro ancora.Cancellazione:Questo processo riguarda il taglio del contorno approssimativo o della forma del prodotto.Questa fase consiste nel ridurre al minimo ed evitare le bave, che possono aumentare il costo della parte e prolungare i tempi di consegna.Il passaggio è quello in cui si determina il diametro del foro, la geometria/rastremazione, la spaziatura tra bordo e foro e si inserisce il primo piercing.
Piegatura:Quando progetti le pieghe della tua parte metallica stampata, è importante prevedere materiale sufficiente: assicurati di progettare la parte e il suo pezzo grezzo in modo che ci sia materiale sufficiente per eseguire la piega.Alcuni fattori importanti da ricordare:
1.Se una piega viene eseguita troppo vicino al foro, può deformarsi.
2. Le tacche, le linguette e le fessure devono essere progettate con una larghezza pari ad almeno 1,5 volte lo spessore del materiale.Se ridotti, possono essere difficili da creare a causa della forza esercitata sui punzoni, che ne causa la rottura.
3.Ogni angolo del progetto grezzo deve avere un raggio pari almeno alla metà dello spessore del materiale.
4. Per ridurre al minimo i casi e la gravità delle bave, evitare angoli acuti e ritagli complessi quando possibile.Quando tali fattori non possono essere evitati, assicurati di annotare la direzione della bava nel tuo disegno in modo che possano essere presi in considerazione durante lo stampaggio
Coniatura:Questa azione avviene quando i bordi di una parte metallica stampata vengono colpiti per appiattire o rompere la bava;questo può creare un bordo molto più liscio nell'area coniata della geometria della parte;ciò può anche aggiungere ulteriore resistenza ad aree localizzate della parte e può essere utilizzato per evitare processi secondari come sbavatura e molatura.Alcuni fattori importanti da ricordare:
Plasticità e direzione delle venature– La plasticità è la misura della deformazione permanente che subisce un materiale quando sottoposto ad una forza.I metalli con maggiore plasticità sono più facili da formare.La direzione delle venature è importante nei materiali ad alta resistenza, come i metalli temperati e l'acciaio inossidabile.Se una curvatura segue la venatura di un materiale ad alta resistenza, può essere soggetto a fessurazioni.
Distorsione/rigonfiamento della piegatura:Il rigonfiamento causato dalla distorsione da piegatura può raggiungere la metà dello spessore del materiale.Man mano che lo spessore del materiale aumenta e il raggio di curvatura diminuisce, la distorsione/rigonfiamento diventa più grave.Trasporto del nastro e taglio “non corrispondente”:Questo è il momento in cui è necessario un leggero taglio in entrata o in uscita sulla parte e in genere è profondo circa 0,005 pollici.Questa caratteristica non è necessaria quando si utilizzano utensili composti o di tipo transfer, ma è necessaria quando si utilizzano utensili per stampi progressivi.
Parte stampata personalizzata per apparecchiature di monitoraggio vitale nel settore medico
Un cliente del settore medico si è rivolto a MK per stampare in metallo su misura una parte che sarebbe stata utilizzata come molla e protezione elettronica per apparecchiature di monitoraggio vitali in campo medico.
1.Avevano bisogno di una scatola in acciaio inossidabile con linguette a molla e avevano difficoltà a trovare un fornitore che fornisse un design di alta qualità a un prezzo accessibile in tempi ragionevoli.
2. Per soddisfare la richiesta specifica del cliente di placcare solo un'estremità della parte, anziché l'intera parte, abbiamo collaborato con un'azienda di stagnatura leader del settore che è stata in grado di sviluppare un processo avanzato di placcatura selettiva a bordo singolo.
MK è stata in grado di soddisfare i complessi requisiti di progettazione utilizzando una tecnica di impilamento dei materiali che ci ha permesso di tagliare molti pezzi grezzi contemporaneamente, limitando i costi e riducendo i tempi di consegna.
Connettore elettrico stampato per un'applicazione di cablaggio e cavo
1.La progettazione era molto complessa;queste coperture dovevano essere utilizzate come cavi a margherita all'interno delle canaline elettriche a pavimento e sotto il pavimento;pertanto, questa applicazione presentava intrinsecamente rigidi limiti di dimensione.
2. Il processo di produzione era complicato e costoso, poiché alcuni lavori del cliente richiedevano una copertura completamente completata e altri no, il che significa che AFC creava le parti in due pezzi e le saldava insieme quando necessario.
3.Lavorando con una copertura del connettore campione e un unico strumento fornito dal cliente, il nostro team di MK è stato in grado di decodificare la parte e il suo strumento.Da qui, abbiamo progettato un nuovo strumento, che potremmo utilizzare nella nostra pressa per stampaggio progressivo Bliss da 150 tonnellate.
4.Questo ci ha permesso di produrre la parte in un unico pezzo con componenti intercambiabili, anziché produrre due pezzi separati come faceva il cliente.
Ciò ha consentito notevoli risparmi sui costi – 80% di sconto sul costo di un ordine di 500.000 pezzi – nonché tempi di consegna di quattro settimane anziché 10.
Stampaggio personalizzato per airbag automobilistici
Un cliente automobilistico richiedeva un anello di tenuta in metallo ad alta resistenza e resistente alla pressione da utilizzare negli airbag.
1. Con un disegno di 34 mm x 18 mm x 8 mm, l'anello di tenuta doveva mantenere una tolleranza di 0,1 mm e il processo di produzione doveva adattarsi all'esclusivo allungamento del materiale inerente all'applicazione finale.
2. A causa della sua geometria unica, l'anello di tenuta non poteva essere prodotto utilizzando attrezzature per presse di trasferimento e la sua imbutitura profonda rappresentava una sfida unica.
Il team MK ha costruito uno strumento progressivo a 24 stazioni per garantire il corretto sviluppo dell'allungamento e ha utilizzato acciaio DDQ con zincatura per garantire robustezza e resistenza alla corrosione ottimali.Lo stampaggio dei metalli può essere utilizzato per creare parti complesse per una vasta gamma di settori.Sei curioso di saperne di più sulle varie applicazioni personalizzate di stampaggio dei metalli su cui abbiamo lavorato?Visita la nostra pagina Casi di studio o contatta direttamente il team MK per discutere le tue esigenze specifiche con un esperto.
