​​Листовая штамповка: почему так сложно и так интересно? (оригинал статьи: https://metallmash.ru/blog/listovaja-shtampovka-pochemu-tak-slozhno-i-tak-interesno/)

Каковы фундаментальные особенности холодной листовой штамповки как вида ОМД? Я поделюсь своими соображениями на этот счет, прежде всего как практик, на основе опыта работы со штампами для массового производства кузовных деталей. Ключевая отличительная черта процесса холодной деформации листа по сравнению с объемной штамповкой — толщина, как заготовки, так и готового изделия многократно меньше его ширины и длины. Методами листовой штамповки получают как боковины кузова автомобиля длиной 4 м и шириной 1,5 метра, так и мелкие детали, помещающиеся на ладони, но толщина подобных изделий чаще всего от 0,6 мм до 4 мм; есть редкие примеры-исключения вроде штампованной танковой башни или частей корпуса ядерного реактора, там толщина заготовки более 40 мм, но это процесс «горячий» и по своим особенностям ближе к горячей объемной штамповке. Подумаем, что вытекает из ограниченности толщины.

1. Снижение жесткости
С одной стороны, это означает снижение жесткости — мы чисто физически можем согнуть как лист, так и готовое изделие (разумеется, за исключением горячей листовой штамповки с закаливанием перехода после вытяжки сразу на штампе) — а небольшая жесткость косвенно влияет на геометрию конечного изделия. Каким образом это проявляется? В феномене пружинения — проявления остаточных напряжений после завершения пластической деформации, которая неизбежно содержит в себе элемент деформации упругой.

Строго говоря, эти остаточные напряжения проявляются и в горячей объемной штамповке — там их чаще всего называют короблением, и они происходят как после самой деформации, так и после термической обработки, проявляясь уже при механической обработке, особенно для титановых и алюминиевых сплавов (мне приходилось видеть, как после закалки на воду и последующем отпуске детали буквально выкручивает, а при закалке в масле такого не происходило).

Но в случае холодной листовой штамповки никакой последующей механической обработки, как правило, нет — иначе этот процесс был бы нецелесообразен экономически и невозможен для массового производства; и именно в ее случае мы имеем дело с самым прямым и неустранимым воздействием пружинения, после которого деталь либо скручивается и имеет «пропеллерную» форму, либо имеет отклонения по объему, либо «отстреливает» от контрольного приспособления и сборочного стенда при малейшем «разневоливании». И, соответственно, заложенная в самом процессе по умолчанию низкая жесткость листа/изделия лишь увеличивает степень пружинения при проверке на контрольном приспособлении или при сборке.
Именно поэтому расчет необходимого усилия вытяжки всегда учитывает и остаточные напряжения: пружинение может увеличиваться как от чрезмерной деформации, так и от деформации недостаточной, когда определенные участки и зоны фактически остаются той же толщины, что на исходной заготовке, а еще чаще оно проявляется именно из-за разницы в напряженно-деформированном состоянии по разным зонам. (продолжение ниже) #немного_матчасти #аналитика Поддержать канал:
5469550046228679

​​Листовая штамповка: почему так сложно и так интересно? (оригинал статьи: https://metallmash.ru/blog/listovaja-shtampovka-pochemu-tak-slozhno-i-tak-interesno/) - продолжение 2. Создание натяжения

Второй важнейший фактор, вытекающий из определения процесса деформации листа — необходимость создания натяжения как листа при основной формообразующей операции — вытяжке, так и локальных участков перехода на последующих операциях (дотяжка, обрезка-пробивка, гибка, фланцовка, правка).

И тут мы подходим к основной дилемме холодной листовой штамповки: без натяжения — работающего прижима на вытяжке — мы не можем получить ни одной сколько-нибудь сложной детали, разве что детали с гибки; без прижима по периферии заготовки создаются волны такой амплитуды, что они начинают образовывать гофры и складки; гофры и складки «собирают» необходимый для набора формы металл и делают невозможным получение заданной формы, вплоть до повреждения штамповой оснастки. С избыточным натяжением мы впадаем в другую крайность: вытяжной переход разрывает по стенкам или острым радиусам формы — и мы также не можем получить изделие требуемой формы.

Эта степень натяжения до 60-х годов прошлого века определялась «на глаз». Наши предки опытным путем определяли как допустимую степень гофрообразования в зонах сжатия на прижимных поверхностях, при которой волны и гофры не помешают получению нужной формы, так и допустимую степень глубины вытяжки/наклона стенок/остроты радиусов, при которой переход «не разорвет».

Великий Стюард Килер (1934-2019) создал научную основу для определения «окна формуемости». Он создал кривые предельного формообразования, с помощью которых либо физическим путем, либо путем компьютерного моделирования мы можем определить выполнимость или невыполнимость штамповки той или иной детали, с учетом механических характеристик материала и его толщины (содержащейся в кривых предельного формообразования) и конкретной геометрии детали — она содержится в «облаке» точек, которое накладывается на кривую предельного формообразования, и так составляется диаграмма предельного формообразования (Forming Limit Diagram, FLD). Таким образом, научная основа для детального понимания процесса вытяжки листа имеется. (окончание ниже) #немного_матчасти #аналитика Поддержать канал:
5469550046228679

​​Листовая штамповка: почему так сложно и так интересно? (оригинал статьи: https://metallmash.ru/blog/listovaja-shtampovka-pochemu-tak-slozhno-i-tak-interesno/) - окончание 3. Споттинг

И наконец, поговорим о «споттинге» и вообще сложности штампов для листовой штамповки — по сравнению со штампами для горячей объемной (это третий важнейший фактор, идущий от малой толщины заготовки). Мало кто способен понять, как описанная выше информация о FLD стыкуется с практикой — а именно, почему при изготовлении и запуске любого штампа вытяжки (и других операций тоже) для детали сложной конфигурации слесарь вручную «подгоняет» с помощью абразивного инструмента поверхности прижима, а также матрицы, спаривая ее под пуансон, используя инженерную краску («споттинг»)?

Ничего подобного мы не наблюдаем для процессов горячей объемной штамповки, где оснастка изготавливается методами механической обработки. В чем же дело? Отчего для штампов листовой штамповки все еще сохраняется этот «ремесленный» аспект ручной доводки? Скажу больше: по сравнению со штампами 70-х годов он еще и возрастает.

Раньше штампы наши предки могли получать с минимальной степенью доводки, мы же без нее обойтись не только не можем, но и эксплуатировать современные штампы без нее просто невозможно. Этот «откат назад» и возрастание степени важности ручной доводки штампов связан с определенными тенденциями в… дизайне кузовных деталей.

В конце 70-х годов появились такие направления в построении кузовов, для которых понадобились детали достаточно сложной формы, со сложными стилевыми поверхностями, перепадами формы, линиями стиля с резкими радиусами и т. п. И эти тенденции лишь усиливались с каждым десятилетием: посмотрите на боковины Audi A7; передние крылья любого люксового «кроссовера» Lexus или Volvo; двери нашей «Весты»; капот Renault Arkana. Доводка требуется, во-первых, для того, чтобы получить физически детали без складок или гофр с учетом неравномерности толщины металла при его вытяжке, которую пока что невозможно до конца промоделировать и просимулировать: компьютерная симуляция лишь показывает нам зоны потенциального утонения и разрыва металла, а также зоны его сжатия — там, где образуются гофры. Это позволяет нам оптимизировать поверхности прижима, набора формы, предусмотреть правильную конфигурацию перетяжных ребер — но этап «споттинга» и спаривания штампов по отпечатку краски никак не отменяет.

Второе, для чего требуется доводка: устранение видимых дефектов на лицевых деталях, могущих быть замеченными потребителем на готовой машине. Характерные «провалы» в зоне дверных ручек на панелях дверей; «двойные» линии стиля-перетяжки, идущие параллельно острым стилевым радиусам; некрасивые «ореолы» вокруг зоны окошек на боковинах, «шишки», волнистость на видимых фланцах багажника или капота — всё это устраняется только ручной доводкой штампа, и лишь в малой степени может быть учтено заранее в концепции штампа (пресловутая «ложная» форма, позволяющая компенсировать подобный дефект).

Чаще всего приходится работать со штампами: «весомо, грубо, зримо». Проявляется провал вокруг зоны лючка бензобака на боковине после фланцовки? Скорее всего, придется наплавлять пуансон локально в зоне провала на детали, вручную доводить, получая локальный припуск в +0,1 мм, подгонять верхний штамп (съемник) под низ, с риском получить «шишку» вместо провала. Так это и работает. Этот «ремесленный» аспект работы со штампами для «лицевых» деталей непредставим для большинства деталей объемной штамповки, и связан он с человеческим восприятием — «воспринимаемым качеством». Наверное, поэтому мы можем сказать, что в случае наружных панелей кузова листовая штамповка имеет и человеческое измерение 🙂

Тем она и сложна и интересна. #немного_матчасти #аналитика Поддержать канал:
5469550046228679

​​Audi: первые экзоскелеты для облегчения работы в штамповке. Оказывается, уже с 2017 года на производственных площадках Ауди в Ингольштадте и Некарзульме внедрены экзоскелеты, разработанные в сотрудничестве с производителями бионического оборудования Laevo, Skelex и Ottobock – что особенно интересно, пилотные тесты проводились в том числе на прессовом производстве, и далее были внедрены практически во все этапы изготовления автомобиля. Экзоскелет распределяет нагрузку таким образом, чтобы максимально разгрузить спину (уменьшение нагрузки на 20-30%) — что особенно актуально в работе слесаря или оператора автоматической прессовой линии (на фото ниже показан оператор, устанавливающий захваты, и слесарь, доводящий штампы), при этом весит всего 3 кг. Максимальный эффект такие приспособления дают, конечно же, при работе слесаря в линии или на наладочном прессе, когда приходится обдирать секции, подгонять съемники и т. п. Несомненное достижение, которое не грех скопировать и нам. #benchmarking #audi #аналитика #laevo #skelex #ottobock
Поддержать канал:
5469550046228679

И снова впечатляющее видео работы автономного крана Bang - на сей раз по перемещению штампа на склад и его точной установке на положенное место по радиочастотным меткам и сканированию разметки на полу, без стропальщиков и крановщиков. Приятного просмотра! #новости #schuler #bang #porsche #benchmarking
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Штамповка боковин нового Land Cruiser 300 в Японии: образец рационального подхода к работе. На заводе Йошивара мы видим старую тандемную линию, с роботами архаичной конструкции (лично я таких побаиваюсь, в моей биографии были ужасные поломки штампов от них…), но со сносной скоростью штамповки для такой крупной лицевой детали. Сама боковина довольно интересна с точки зрения концепции: на фото ниже можно увидеть, что правка зоны прилегания лобового стекла осуществляется ПОСЛЕ пробивки отверстий. Рискну предположить, что требования к этим отверстиям не самые строгие, ведь их форма неизбежно исказится после доформовки. Но самое интересное даже не это. Я впервые вижу боковину с такой зоной отверстия для лючка бензобака: здесь не просто фланец по периметру, но по сути глубокая подштамповка, включающая в себя опору для горловины! Обычно такая опора — это отдельная деталь-усилитель, привариваемая к наружной панели боковины изнутри, а здесь она интегрирована в саму боковину. Безусловный пример для подражания. #toyota #benchmarking #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Друзья, прошу вас уделить небольшое внимание опросу «Исследование аудитории Telegram 2023» - это очень поспособствует развитию этой прогрессивной соцсети-мессенджера, который чем дальше, тем больше привлекает людей по всему миру — от Канады и Франции до Ирана и Венесуэлы. Помимо прочего, это полезно и для понимания аудитории данного канала! Заранее благодарен (ссылка ниже)

Привет, это TGStat.

Мы проводим новое масштабное «Исследование аудитории Telegram 2023» и подготовили простой, но подробный опрос, чтобы узнать, что из себя представляет аудитория мессенджера на 2023 год.

Пожалуйста, пройдите опрос и помогите его распространить — это просто, быстро, и очень поможет сообществу Telegram.

Администраторам каналов, поделившихся опросом в своих каналах, мы сможем предоставить персональный отчет о том, как прошли опрос именно их подписчики.

Ссылка на опрос: tgstat.ru/research

​​Maserati Grecale 2023: инновации в штамповке лицевых деталей из алюминиевых сплавов для «анти-Макана». Этот люксовый кроссовер действительно прозвали «анти-Маканом»: по сложности исполнения и целевой аудитории Porsche Macan II и Maserati Grecale сопоставимы, это настоящий новый конкурент «Поршу». В чем основная интересность штампованных деталей Grecale? Наружные панели капота, дверей и багажника штампуются из патентованного алюминиевого сплава Surfalex от концерна Constellium. Он представляет собой производную от сплава 6016, это легкий и прочный сплав алюминия с магнием и кремнием. Подобно некоторым другим алюминиевым сплавам, у него есть характерная особенность: после определенной степени деформации в ходе формообразования на детали из этого сплава проступают характерные полосы, похожие на вздувшиеся вены на мускулах или при варикозе. Мне лично приходилось видеть такое на внутренней панели капота Renault Espace в 2013 году на одном из первых потоков штампов для алюминиевых сплавов — на заводе Матрите Дачия в Румынии. Эти «вены» тщетно пытались убрать избыточным натяжением или наоборот «отпуская» металл с прижима — безрезультатно; впрочем, я уже тогда из теоретических данных знал о подобном эффекте — по-французски его называют «вермикулюр», приблизительный перевод — следы от ходов червей. Так вот, в 2016 году Constellium нашел способ сократить и контролировать эффект вермикулюра, просчитывая его проявление в зависимости от глубины вытяжки. Логическое завершение его применения — для лицевых панелей Grecale, но не для всех: из Surfalex штампуются наружная панель капота, наружная панель багажника и наружные панели дверей (внутренние панели вышеуказанных навесных элементов штампуются из более пластичного сплава 5182). #maserati #новости #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679

​​SIMPAC: мощные трансферные прессы с сервоприводом для структурных деталей из сверхвысокопрочных сталей. Одна из самых крупных компаний-поставщиков в США, Martinrea, в рамках расширения производственных мощностей закупила два больших трансферных пресса, усилием в 1600 и 3000 т, от корейско-американского производителя SIMPAC. Напоминаю, трансферный или многопозиционный пресс отличается тем, что на нем всего один болстер и один ползун, и соответственно, все штампы потока смыкаются одновременно, а переход передается между ними с помощью специальных линеек, которые раньше мы называли грейферными и которые отличались сложностью настройки при автоматизации. Сейчас это не линейки, а скорее 3Д-трансферная система на сервоприводе, повышенной точности и гибкости. Обратите внимание, насколько огромные структурные детали можно штамповать на трансферном прессе (на фото ниже усилители порога для какого-то огромного американского кроссовера), а вовсе не на тандемной линии. Добавлю, что эти новые пресса были закуплены для производства деталей из сверхвысокопрочных сталей (AHSS = Advanced High Strength Steels) III-го поколения (https://tttttt.me/metalformingforall/520), требующих повышенных усилий при вытяжке или правке, и склонных к увеличенному пружинению (https://tttttt.me/metalformingforall/775), которое мы только учимся контролировать. Что особенно интересно: 1) оба пресса оснащены раскройным оборудованием (!), позволяющим кроить рулон в линии и далее подавать заготовки на вытяжку; 2) пресс усилием 1600 Т может обеспечить скорость штамповки до 30 ударов в минуту; 3) пресс усилием 3000Т имеет возможность регулировать скорость внутри удара: например, рабочий ход делается при 11-12 SPM, но при свободном ходе скорость увеличивают до 17 SPM; 4) обратим внимание на то, как линия нашпигована камерами и датчиками; 5) помимо сталей, возможности по регулировке хода и точность прессов позволяют им штамповать и детали из алюминиевых сплавов. #benchmarking #simpac #martinrea #переводы #новости
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Штамповка деталей Peugeot 208 в Словакии: роботизированная укладка даже для мелких деталей структуры кузова. Странно, но факт: не только боковины или передние полы, но и такие мелкие усилители иногда перемещают с конвейера в контейнеры роботы - когда это рентабельно. #benchmarking #peugeot #stellantis #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Симуляция холодной штамповки сверхвысокопрочных сталей 3-го поколения: первые победы. Успехи Autoform в борьбе с пружинением деталей из сверхвысокопрочной стали 3-го поколения (AHSS, подробнее см. https://tttttt.me/metalformingforall/853) для Grupo Segura сложно переоценить. Впервые наглядно продемонстрированы результаты компенсации гиганского пружинения для детали из сталей Fortiform 1050+EG (напомню, 1050 — это предел прочности в МПа), ранее подобные материалы вообще считались непригодными для штамповки и подходили только для гибки или профилирования роликами. Естественно, были проведены сотни циклов компьютерного моделирования, в процессе которых менялся и продукт — например, добавлялись элементы жесткости для увеличения жесткости детали в целях противодействия пружинению, не говоря уже о кропотливой работе по оптимизации формы перетяжных ребер и пр. Что еще нужно отметить: такая точность компьютерного моделирования была бы невозможна без точнейшего учета механических свойств данной стали, то есть создатели этой марки стали из ArcelorMittal предоставили своим партнерам закрытые «кастомизированные» данные, куда больше соответствующие реальности по сравнению со стандартными картами материала. Очевидно, это будет тенденцией будущего: тесное сотрудничество металлургов, штамповщиков и специалистов по компьютерному моделированию является необходимым условием для успеха при запуске штампов для деталей из материалов такого рода. #benchmarking #немного_матчасти #новости #autoform #arcelormittal
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Интересный случай: сервогидравлическая (!) тандемная прессовая линия для структурных деталей из сверхпрочных сталей от шведского производителя AP&T, заказанная поставщиком штампованных деталей Bobcat Company (Гвиннер, штат Северная Дакота, США). Обычно для такого рода деталей заказывают трансферные линии, а тандемные линии скорее для крупных «лицевых» деталей; но тут случай особый: AP & T специализируется на штамповке структурных деталей из особо прочных материалов, в том числе и горячей листовой штамповке. Именно для сверхпрочных сталей была заказана линия, совмещающая преимущества сервопрессов и гидравлических прессов: точность и гибкость хода от первых, огромное усилие от вторых. Сервопривод с датчиками обратной связи обеспечивает регулировки скорости хода до миллисекунд и положение ползуна до долей миллиметра. Гидравлические тандемные линии — тоже в общем экзотика и редкость (см. о линии от Loire для американского Гештампа: https://tttttt.me/metalformingforall/844), ну а сервогидравлическая — вообще уникальный пример. Будем следить за развитием этой технологии и доступной о ней информацией. Пока что самый главный вопрос — производительность, тот параметр, в котором гидравлические пресса всегда уступали механическим. #apt #benchmarking #bobcat #новости #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Сегодня у меня день рождения, поэтому просто выкладываю фото трехлетней давности, которое чудом нашел. Здесь мы с товарищами в самый разгар коронавируса запускаем штамповку для нового Дастера) то, что я в командирской спецовке Рено и в ниссановской каске, конечно же, не случайность; но я уже тогда знал, что буду работать на ВАЗе, и с нетерпением ждал этого момента. P.S. Еще сегодня день рождения известного русского вождя, изменившего всю историю мира. Всегда его отмечаю! #воспоминания #renault #nissan #aat Поддержать канал:
5469550046228679

​​Контроль качества при роботизированной укладке боковин Hyundai: удобно роботам, а не операторам. Наконец удалось увидеть, как происходит контроль качества боковин после их роботизированной укладки на заводе в Ношовице (Чешская Республика). В принципе на заводах Hyundai/KIA схема укладки и стапелирования боковин одинакова: см. штамповку боковин пикапа Santa Cruz в США (штат Алабама): https://tttttt.me/metalformingforall/370 — боковины подвешиваются за переднюю стойку, и в таком виде передаются в кузовной цех. А вот теперь мы видим и как их проверяют: оператор глядит на завешенные боковины снизу вверх, иногда подсвечивая фонариком. Разрывы в проемах таким образом можно увидеть; а как насчет «провалов», деформаций, просто утонений на верхней (для оператора) передней стойке? Вопрос риторический. Конечно же, существует выборочный контроль отдельных деталей, которые выдергивают из основного процесса, но вот 100% контроль уже проблематичен (впрочем, в автопроме он и нежелателен). Что может помочь? Сканирование и контроль дефектов нейросетью, к которой подключены камеры (например, как при штамповке боковин Opel Mokka на заводе Peugeot во Франции: https://tttttt.me/metalformingforall/433). Только надо иметь в виду, что обучать эти нейросети людям придется долго, и можно предположить, что наиболее хорошо они будут работать как раз ближе к концу жизненного цикла модели. Никакой волшебной палочки не изобрели и не изобретут, ответственность человека за продукцию только возрастает по мере совершенствования технологий. P.S. обратите внимание на то, как странно выглядит «безлюдный» склад вертикально завешенных боковин. Он сам стал вертикальным, словно превратившись во многоярусный пчелиный улей… #benchmarking #hyundai #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Реверс-инжиниринг путем 3Д сканирования для восстановления штампов: опыт Gestamp для штампов горячей штамповки. Идея очень прагматичная: ввиду экстремального износа секционных штампов для горячей листовой штамповки восстанавливать их поверхность приходится чаще, чем в холодном процессе; чтобы максимально упростить и систематизировать процедуру ремонта и частичной или полной замены вышедших из строя секций, рабочие поверхности сканируются, их «образ» сохраняется и используется для изготовления новых частей. Почему не используется обычная «идеальная» 3Д модель? Потому что испанцы стремятся максимально сократить время доводки штампов. После доводки реальный штамп всегда отличается от идеала на мониторе. И потому специальными 3Д сканерами Creaform HandySCAN 3D сканируется уже доведенный, рабочий штамп, с достигнутыми результатами по качеству, далее эта сканированная работа обрабатывается в специальном софте MPS Soluciones 3D — и новый штамп или его части изготавливаются максимально близко к уже доведенным рабочим поверхностям. Это еще один пример приближения к реальности и отхода от набивших оскомину противопоставлений теории и практики. Раз обратный инжиниринг уже используется для технологии горячей листовой штамповки, я не вижу ни одной причины отказываться от применения подобного для привычной нам холодной листовой штамповки. #benchmarking #gestamp #аналитика
Поддержать канал:
5469550046228679

​​Штамповка боковин Мерседеса S-класса последнего поколения осуществляется на «домашнем» заводе Daimler в Зиндельфингене. Штампуют ее на сервопрессовой линии Schuler (в этом едины все немцы: BMW, Audi также работают с Schuler, а Porsche так вообще организовали с Schuler совместное прессовое производство – Smart Press Shop), транспортировка переходов осуществляется роботизированной кросс-балкой, чьи возможности и гибкость поражают — обратите внимание на то, что по сути роботы чуть ли не утыкаются друг в друга, когда один уже заносит следующий переход, а второй утаскивает готовый на следующую операцию. Что еще отметим: интересная форма прижима на вытяжке, помимо перетяжных ребер прямо в зоне прижима есть небольшие по высоте подштамповки трапециевидной формы (!), которые вообще говоря в зоне прижима обычно не размещают — но тут всё обусловлено тем, что боковина из алюминиевого сплава; ввиду его низкой пластичности догмы для штамповки стальных деталей здесь не всегда применимы, и очевидно, небольшое гофрообразование позволяет ввести такие подштамповки, и они не являются концентраторами проблем по прижиму, как мы привыкли считать. Еще один разрыв шаблона: в качестве направляющих верха-низа на вытяжке используются колонки и втулки, причем колонки сверху (для удобства прохождения роботизированной кросс-балки). С чем это связано? Очевидно, с точностью хода и регулировки ползуна от сервопривода. Также удивляет степень наклона готовой боковины на последней холостой позиции — оптимизация автоматизации с целью максимального ускорения передачи деталей. Немного о самой боковине: обратите внимание на характерные «выкусы» для позиционирования и сопряжения боковины с внутренними панелями, а еще на… фланцы в зоне средней стойки. Для чего они? Для крепления боковины с каркасом кузова. Большинство усилителей средних стоек стальные, в случае данной модели они еще и горячештампованные — и эти фланцы на наружной панели потом загибаются по усилителю стойки как при зафланцовке; панели из алюминиевых сплавов нельзя просто взять и приварить к стальным деталям из-за угрозы коррозии, и поэтому в ход идут клепка или подобные методы. #benchmarking #аналитика #schuler #daimler #немного_матчасти
Поддержать канал:
5469550046228679