ความก้าวหน้าและแนวโน้มในเทคนิคการดัดโลหะ

ตั้งแต่แผงตัวถังรถยนต์ไปจนถึงกล่องหุ้มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ การดัดโลหะถือเป็นรากฐานสำคัญของกระบวนการผลิตที่หล่อหลอมโลกสมัยใหม่ของเรา การตรวจสอบเชิงลึกนี้จะสำรวจหลักการ วิธีการ ข้อดี และข้อจำกัดของการดัดโลหะ พร้อมทั้งคาดการณ์วิวัฒนาการทางเทคโนโลยี

การดัดโลหะเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้แรงทางกลในการเปลี่ยนรูปวัสดุที่สามารถดัดงอได้ ซึ่งโดยทั่วไปคือแผ่นโลหะ ตามแนวแกนตรง สร้างการกำหนดค่ารูปตัววี รูปตัวยู หรือช่องทาง เทคนิคอเนกประสงค์นี้ผลิตส่วนประกอบต่างๆ ตั้งแต่กล่องหุ้มไฟฟ้าไปจนถึงท่อลมสี่เหลี่ยม อุปกรณ์พิเศษต่างๆ รวมถึงเบรกกด เครื่องพับกล่องและแผง และเครื่องกดเชิงกล ช่วยอำนวยความสะดวกในการดำเนินงานเหล่านี้

ในระหว่างการทำงานของเบรกกด ชิ้นงานที่วางอยู่เหนือบล็อกแม่พิมพ์จะเกิดการเสียรูปเมื่อหมัดบังคับวัสดุเข้าไปในช่องแม่พิมพ์ การกระทำนี้ทำให้เกิดความเครียดจากแรงดึงและแรงอัดภายในโครงสร้างวัสดุพร้อมกัน ความเครียดที่เหลืออยู่ปรากฏเป็นสปริงแบ็ค ซึ่งเป็นแนวโน้มของวัสดุที่จะกลับสู่ตำแหน่งเดิมบางส่วนหลังจากการดัด โดยทั่วไปช่างเทคนิคจะดัดวัสดุเกินกว่ามุมเป้าหมายเพื่อต่อต้านปรากฏการณ์นี้

องศาของสปริงแบ็คจะแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติของวัสดุและวิธีการดัด ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติม ได้แก่ การคำนวณค่าเผื่อการดัด (การคำนึงถึงการยืดตัวของวัสดุในระหว่างการขึ้นรูป) และข้อกำหนดรัศมีการดัด (กำหนดโดยเรขาคณิตของเครื่องมือ ลักษณะของวัสดุ และความหนาของสต็อก) หมัดรูปตัวยูพิเศษสามารถสร้างช่องทางที่สมบูรณ์ได้ในจังหวะเดียว

เทคนิคอเนกประสงค์นี้วางหมัดเพื่อบังคับวัสดุเข้าไปในแม่พิมพ์รูปตัววีโดยไม่มีการสัมผัสเต็มที่ระหว่างส่วนประกอบ ช่องว่างอากาศระหว่างหมัดและผนังแม่พิมพ์มีขนาดเกินกว่าความหนาของวัสดุ (T) ซึ่งต้องใช้แรงน้อยกว่าวิธีการอื่นๆ เครื่องมือปรับได้สมัยใหม่รองรับโปรไฟล์ที่หลากหลายโดยใช้ชุดเครื่องมือเดียวโดยการปรับความลึกของจังหวะ

ข้อดี: ลดความต้องการเครื่องมือ ลดความต้องการแรง และความยืดหยุ่นเป็นพิเศษสำหรับวัสดุและความหนาที่แตกต่างกัน

ข้อจำกัด: ความคลาดเคลื่อนเชิงมุม ±0.5° เนื่องจากการสัมผัสระหว่างวัสดุและเครื่องมือไม่สมบูรณ์ เสถียรภาพของกระบวนการต้องใช้การควบคุมจังหวะที่แม่นยำและชดเชยการเปลี่ยนแปลงของวัสดุ

วิธีการนี้บังคับให้วัสดุสัมผัสกับผนังแม่พิมพ์รูปตัววีอย่างสมบูรณ์ในขณะที่รักษาระยะห่างขั้นต่ำที่ฐานแม่พิมพ์ ความกว้างของช่องเปิดรูปตัววีที่เหมาะสมมีตั้งแต่ 6T สำหรับวัสดุบาง (≤3 มม.) ถึง 12T สำหรับสต็อกที่หนากว่า (≥10 มม.)

ข้อดี: ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้นพร้อมสปริงแบ็คน้อยที่สุด

ข้อจำกัด: ต้องใช้เครื่องมือเฉพาะสำหรับวัสดุ/ความหนาแต่ละแบบ และต้องใช้แรงที่สูงขึ้นอย่างมากสำหรับรัศมีที่แคบ

กระบวนการใช้แรงสูงนี้ (5-30× ข้อกำหนดการดัดด้วยลม) ทำให้วัสดุเสียรูปอย่างถาวรผ่านแรงกดดันที่มากเกินไป ทำให้ได้รัศมีที่แคบถึง 0.4T โดยมีสปริงแบ็คเล็กน้อย

ข้อดี: ความแม่นยำเป็นพิเศษพร้อมช่องเปิดรูปตัววีที่แคบถึง 5T

ข้อจำกัด: ต้นทุนอุปกรณ์และข้อกำหนดด้านแรงที่สูงเกินไปจำกัดการใช้งานจริง

• การดัดสามจุด: เครื่องมือปรับได้แบบเซอร์โวช่วยให้ได้ความแม่นยำ ±0.25° ผ่านการรองรับแรงกระแทกแบบไฮดรอลิก
• การพับ: คานหนีบจัดการแผงขนาดใหญ่โดยมีความเสียหายต่อพื้นผิวน้อยที่สุด
• การเช็ด: การขึ้นรูปด้วยความเร็วสูงพร้อมความเสี่ยงในการทำเครื่องหมายพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น
• การดัดแบบหมุน: กระบวนการที่ไม่ทำเครื่องหมายเหมาะสำหรับวัสดุที่ตกแต่งไว้ล่วงหน้า
• การดัดแบบม้วน: แนะนำความโค้งในสต็อกบาร์/แผ่น
• การดัดยูรีเทน: แม่พิมพ์โพลียูรีเทนผลิตการดัดที่สะอาดและมีรัศมีแคบ
• การจ๊อกกิ้ง: สร้างการดัดแบบออฟเซ็ตสำหรับการใช้งานข้อต่อแบบตัก

การกำหนดค่าเผื่อการดัด (BA) การหักการดัด (BD) และค่า K-factor ที่แม่นยำช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำของมิติ แกนกลาง ซึ่งวัสดุไม่ได้รับทั้งแรงอัดและแรงดึง ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับการคำนวณเหล่านี้

การดัดให้การผลิตรูปร่างใกล้เคียงสุทธิที่คุ้มค่าสำหรับวัสดุเกจเบาถึงปานกลาง แม้ว่าความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของวัสดุจำเป็นต้องมีการควบคุมกระบวนการก็ตาม อุตสาหกรรมยังคงพัฒนาวิธีการแบบไฮบริดที่รวมการขึ้นรูปด้วยเบรกเข้ากับเทคนิคที่เพิ่มขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหาความคลาดเคลื่อน

การพัฒนาที่เกิดขึ้นใหม่มุ่งเน้นไปที่:

• การควบคุมกระบวนการอัจฉริยะที่รวมเซ็นเซอร์และอัลกอริทึมแบบปรับได้
• สายการผลิตอัตโนมัติที่รวมการดัดเข้ากับกระบวนการเสริม
• การขึ้นรูปที่มีความแม่นยำสำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศและการแพทย์
• ความเข้ากันได้ของวัสดุขั้นสูงรวมถึงวัสดุผสมเมทริกซ์โลหะ

เมื่อความต้องการในการผลิตมีการพัฒนา เทคโนโลยีการดัดโลหะยังคงก้าวหน้าผ่านระบบอัตโนมัติอัจฉริยะและวิศวกรรมความแม่นยำ รักษาบทบาทสำคัญในการผลิตทางอุตสาหกรรม