новости

Заусенец при штамповке металла: причины, допустимые пределы и 7 методов контроля

Заусенец при штамповке металла — это деформированная, приподнятая кромка или гребень, который образуется на заготовке в месте выхода пуансона из материала. Это неизбежный побочный продукт процесса сдвига, но при правильном обслуживании штампа, настройке зазоров и проектировании оснастки можно контролировать высоту заусенца в пределах 0,05 мм для большинства коммерческих применений. В этой статье объясняется физика образования заусенцев, приводятся допустимые пределы в соответствии с отраслевыми стандартами, а также подробно описываются конкретные механические и технологические меры контроля, которые BQUQ использует для минимизации заусенцев в крупносерийном производстве.

## Что вызывает образование заусенцев в штампе Заусенец образуется, когда пуансон проникает в листовой металл, и материал разрушается до того, как пуансон полностью отделит деталь. Этот разрыв происходит на границе между пуансоном и матрицей в зоне зазора. Когда зазор слишком велик, материал чрезмерно изгибается и растягивается перед разрушением, создавая большой рваный заусенец. Когда зазор слишком мал, материал разрушается внутрь, создавая тонкий острый заусенец, который может отломиться при обработке.

Основными переменными являются зазор между пуансоном и матрицей, износ инструмента и пластичность материала. Например, для холоднокатаной стали SPCC толщиной 1,5 мм рекомендуемый зазор составляет от 4% до 6% толщины материала на сторону. При зазоре 4,5% (0,0675 мм) высота заусенца обычно составляет 0,03 мм. При зазоре 8% (0,12 мм) высота заусенца возрастает до 0,12 мм. Угол скола также изменяется с 5 до 15 градусов, что напрямую влияет на стоимость последующей зачистки заусенцев.

## Отраслевые допустимые пределы заусенцев Универсального стандарта на заусенцы не существует, но автомобильная и электронная отрасли используют строгие внутренние спецификации. Наиболее часто цитируемым руководством является немецкий стандарт VDA 230-213, который классифицирует степень заусенцев на три класса: класс A (высота заусенца менее 0,05 мм, без острых кромок), класс B (от 0,05 до 0,1 мм, допустимо для скрытых поверхностей) и класс C (свыше 0,1 мм, требуется зачистка). Для прецизионных радиаторов и электрических контактов BQUQ выдерживает высоту заусенца не более 0,03 мм на видимых кромках.

Таблица выше показывает, что алюминий и медь более терпимы, но нержавеющая сталь требует более жесткого контроля зазора, поскольку ее склонность к наклепу повышает сопротивление образованию заусенцев. Для любого материала заусенец высотой более 0,1 мм на критической уплотнительной поверхности приведет к функциональному отказу, например, к плохому тепловому контакту или короткому замыканию. На практике BQUQ проверяет высоту заусенца каждые 2 часа производства с помощью индикатора часового типа с разрешением 0,01 мм.

## Зазор штампа: самый эффективный метод контроля Установка правильного зазора между пуансоном и матрицей — это первый и наиболее экономически эффективный метод контроля заусенцев. Для мягкой стали используйте 4–5% толщины материала на сторону. Для нержавеющей стали увеличьте до 5–6%. Для алюминия уменьшите до 3–4%. Ошибка в зазоре всего на 0,02 мм может увеличить высоту заусенца на 50%. Например, штамп, вырубающий мягкую сталь толщиной 2,0 мм с зазором 0,08 мм на сторону, дает заусенец 0,05 мм. Тот же штамп с зазором 0,12 мм дает заусенец 0,15 мм и вызывает закругление (rollover) на верхней кромке, что ухудшает точность размеров.

BQUQ использует прецизионные шлифованные вставки матриц с допуском плюс/минус 0,005 мм на диаметр отверстия. Мы также измеряем зазор с помощью щупов при настройке штампа. При высокоскоростной штамповке со скоростью 400 ходов в минуту штамп нагревается до 45–55 градусов Цельсия, что расширяет матрицу примерно на 0,01 мм на длине 100 мм. Это тепловое расширение должно учитываться при первоначальной настройке зазора. Мы рекомендуем устанавливать зазор на 0,005 мм меньше для производственных партий, превышающих 50 000 деталей.

## Износ инструмента и график технического обслуживания Острая кромка пуансона имеет радиус менее 0,01 мм. По мере износа пуансона радиус кромки увеличивается до 0,05 мм и более, что приводит к выдавливанию материала вместо срезания, образуя большой неровный заусенец. Скорость износа зависит от абразивности материала и скорости штамповки. Для оцинкованной стали износ пуансона в 3 раза быстрее, чем для холоднокатаной, из-за абразивного действия цинкового покрытия. Для нержавеющей стали износ в 2 раза быстрее, чем для мягкой стали.

BQUQ использует пуансоны из карбида вольфрама для крупносерийных производств, которые имеют твердость 90 HRA по сравнению со стандартной быстрорежущей сталью с твердостью 62 HRC. Карбидные пуансоны выдерживают 1,5 миллиона ходов до перешлифовки, в то время как пуансоны из быстрорежущей стали — 300 000 ходов. Мы рекомендуем следующий график технического обслуживания: проверяйте радиус кромки пуансона каждые 50 000 ходов, перешлифовывайте при превышении радиуса 0,03 мм и проверяйте зазор режущей кромки матрицы каждые 200 000 ходов. Перешлифованный пуансон имеет немного меньший диаметр, поэтому матрица должна быть отрегулирована или заменена для поддержания правильного зазора.

## Вторичные процессы зачистки заусенцев и реальные затраты Когда контроль заусенцев во время штамповки недостаточен, необходима вторичная зачистка. Три наиболее распространенных метода — виброабразивная обработка, термическая зачистка (также называемая TEM) и электрохимическая зачистка. Виброабразивная обработка стоит от 20 до 50 юаней в час за станок и удаляет заусенцы до 0,02 мм, но она скругляет острые кромки, что может быть нежелательно для режущих инструментов или уплотнительных поверхностей. Термическая зачистка, использующая высокотемпературный газовый взрыв при 3000 градусах Цельсия для сжигания заусенцев, стоит от 100 до 200 юаней за партию и подходит для сложных внутренних заусенцев, но при неосторожном контроле может повлиять на микроструктуру материала.

Для типичного основания радиатора с 40 ребрами заусенец 0,05 мм на каждом ребре требует 3 минут ручной зачистки на деталь, что добавляет 2,5 юаня к стоимости каждой детали. Виброабразивная обработка снижает эту стоимость до 0,05 юаня на деталь, но занимает 20 минут на партию. BQUQ рекомендует виброабразивную обработку для алюминиевых радиаторов и термическую зачистку для пружин из нержавеющей стали, где заусенцы на внутренних поверхностях витков недоступны.

## Проектирование с учетом технологичности: предотвращение заусенцев в источнике Самый эффективный контроль заусенцев — это проектирование детали таким образом, чтобы минимизировать их воздействие. Размещайте сторону с заусенцем на некритичной поверхности. При штамповке заусенец всегда образуется на стороне матрицы (на нижней стороне детали). Если заусенец находится на скрытой поверхности, он может быть допустим до 0,1 мм. Для критических поверхностей предусмотрите в оснастке фаску или притупление кромки, что позволяет получить контролируемую фаску 0,1 мм под углом 45 градусов, которая маскирует заусенец и устраняет необходимость во вторичных операциях.

Кроме того, выбирайте материалы с более низкой пластичностью для вырубки. Высокопластичные материалы, такие как отожженная нержавеющая сталь, дают более крупные заусенцы, потому что материал больше растягивается перед разрушением. Холоднокатаная сталь с пределом прочности 350 МПа дает заусенец на 30% меньше, чем отожженная версия с прочностью 280 МПа. Для пружин используйте предварительно закаленный материал с твердостью 40–45 HRC, который срезается чисто и дает заусенец менее 0,03 мм без зачистки.

## Часто задаваемые вопросы: распространенные проблемы с заусенцами и быстрые решения Почему мой заусенец увеличивается после 10 000 деталей? Это указывает на износ пуансона. Измерьте радиус кромки пуансона с помощью компаратора; если он превышает 0,03 мм, немедленно перешлифуйте. Почему заусенец только с одной стороны детали? Это вызвано неравномерным зазором. Вероятно, пуансон смещен или матрица изношена с одной стороны. Проверьте соосность пуансона и матрицы в пределах 0,01 мм с помощью индикатора часового типа. Можно ли уменьшить заусенец, снизив скорость штамповки? Более низкая скорость снижает ударное усилие и может уменьшить заусенец на 20% на толстых материалах свыше 3 мм, но также снижает производительность. Для материалов толщиной менее 2 мм скорость практически не влияет на заусенец. Допустим ли небольшой заусенец для пружины? Для пружин сжатия заусенец на торцевом витке может вызвать преждевременное усталостное растрескивание. Заусенец должен быть удален до величины ниже 0,05 мм, в идеале — галтовкой.

## Заключение и рекомендации Контроль заусенцев при штамповке металла — это баланс между зазором штампа, остротой инструмента и выбором материала. Наиболее экономичный подход — установить правильный зазор (4–6% толщины на сторону), поддерживать остроту пуансона (радиус менее 0,03 мм) и проектировать деталь так, чтобы скрыть или замаскировать заусенец. В производстве можно достичь высоты заусенца 0,03–0,05 мм на стали и алюминии без вторичных процессов. Когда вторичная зачистка неизбежна, виброабразивная обработка является наиболее экономичной для плоских деталей, в то время как термическая зачистка превосходна для сложных геометрий.

В BQUQ мы контролировали заусенцы на миллионах штампованных деталей для клиентов в автомобильной и электронной отраслях на протяжении последних 20 лет. Наш инструментальный цех поддерживает зазоры штампа в пределах плюс/минус 0,005 мм, а наша служба качества проверяет высоту заусенца каждые 2 часа. Если у вас есть проект штамповки со строгими требованиями к заусенцам, пришлите нам свои чертежи, и мы порекомендуем оптимальные параметры оснастки и процесса. Наша инженерная команда предоставляет расценки в течение 12 часов и бесплатный анализ заусенцев. Свяжитесь с нами по адресу sc@bquq.com или WhatsApp +86 13713157787. Посетите www.bquq.com для получения полного списка наших возможностей.

Похожие Статьи

• Точная штамповка металла: допуски, материалы и правила проектирования
• Механизмы отказов при многофизическом сопряжении в процессе штамповки и систематические стратегии предотвращения
• Интеллектуальный онлайн-контроль и контроль качества с замкнутым контуром: создание производственной линии с нулевым дефектом для штампованных деталей