Miksi neliöprofiilinen lanka voi soveltua paremmin neliömuttereihin, joille asetetaan korkeat vaatimukset? Esimerkkinä on SWRCH10A-lanka, jonka poikkileikkausmitta on 13.80 mm.
Kylmätyssäyksessä oletetaan joskus, ettei pyöreän ja profiloidun langan välillä ole olennaista eroa, jos teräslaji on sama. Tavallisille osille tämä voi olla lähtöoletus. Kun neliömutterilta vaaditaan hyvää mittatarkkuutta, kulmapyöristysten täydellistä täyttymistä ja yhdenmukaista ulkonäköä, lähtöpoikkileikkaus voi kuitenkin vaikuttaa lopputulokseen merkittävästi.
Käytännön esimerkki
Asiakas kehitti neliömutteria SWRCH10A-teräksestä. Vaatimuksiin kuuluivat poikkileikkausmitta 13.80±0.03 mm, kulmat R1.0, painuneiden kulmien puuttuminen ja kulmapyöristysten täydellinen täyttyminen kylmätyssäyksen jälkeen. Haaste ei liittynyt vain mittoihin vaan myös siihen, miten metalli täyttää kulmat.
Miksi pyöreä lanka voi johtaa puutteelliseen kulmien täyttymiseen?
Kun neliömutteri valmistetaan pyöreästä langasta, ympyräpoikkileikkauksen on ensin muututtava neliöksi ja sen jälkeen täytettävä kulmapyöristykset. Tämä vaatii huomattavaa metallin poikittaista virtausta.
Pidempi virtausmatka voi lisätä kulmien täyttämiseen tarvittavaa painetta, työkalun paikallista kuormitusta ja virtausvastusta. Virtaus voi myös muuttua epätasaisemmaksi. Seurauksena voi olla puutteellisesti täyttyneitä pyöristyksiä, painuneita kulmia, taitoksia reunoilla ja epätasainen ulkomuoto. Ongelma voi siis johtua riittämättömästä metallin virtauksesta eikä vain materiaalin laadusta.
Mitä neliöprofiilinen lanka muuttaa?
Creation Group kehitti tässä tapauksessa tavallisen pyöreän langan sijaan SWRCH10A-neliöprofiililangan, jonka poikkileikkausmitta on 13.80 mm. Keskeinen muutos koski lähtöpoikkileikkausta, ei materiaalin lujuutta.
Materiaali on lähempänä osan lopullista muotoa jo ennen työkaluun siirtymistä. Työkalun ei tarvitse toteuttaa koko muutosta ympyrästä neliöksi ja sen jälkeen täyttää kulmia; suurempi osa työstä voi keskittyä paikalliseen muovaukseen. Tämä voi lyhentää virtausmatkaa, vähentää virtausvastusta, tasata virtausta ja helpottaa kulmien täyttymistä.
Millaiset tekniset parannukset ovat mahdollisia?
Kylmätyssäyksen keskeinen muutos on materiaalin virtausreitti. Mahdollisia hyötyjä ovat kulmapyöristysten parempi täyttyminen, muovauksen jälkeisen kuiturakenteen jatkuvuus, pienemmät paikalliset jännitykset työkalussa, tasaisempi muovauskuormitus, pidempi työkalun käyttöikä, parempi mittatoistettavuus ja vakaampi ulkonäkö.
Hyödyt riippuvat sovelluksesta, eikä niitä taata jokaiselle osalle. Profiloitu lanka ei ole automaattisesti pyöreää lankaa parempi. Osan geometriaa, työvaiheiden järjestystä ja muovausasemien rakennetta, kuitujen kulkua, työkalun kuormitusta ja kokonaiskustannuksia on arvioitava yhdessä. Materiaalisäästöt, jaksoaika, työkalun käyttöikä ja hyväksyttyjen tuotteiden osuus on osoitettava projektitiedoilla ja vahvistettava kokeilla.
Miksi profiloitua lankaa harkitaan autoteollisuudessa?
Autoteollisuuden kiinnittimissä, tarkkuusliitososissa ja monimutkaisissa kylmämuovatuissa osissa tarkastellaan Near Net Shape -periaatetta eli muovausta lähelle lopullista geometriaa. Lähtömateriaalin muoto tuodaan lähemmäksi tuotteen muotoa.
Profiloitu lanka voi tukea tätä lähestymistapaa. Tässä tapauksessa tavoitteena ei ole vain materiaalin säästäminen tai lastuavan työstön vähentäminen, vaan koko kylmätyssäysprosessin parantaminen lähtöpoikkileikkausta mukauttamalla.
Creation Groupin lähestymistapa
Sovellettavien materiaalistandardien täyttäminen on edelleen välttämätöntä. Creation Group arvioi myös materiaalin käyttäytymistä muovauksen aikana.
Pyöreiden lankojen sekä neliö-, kuusikulma- ja muiden profiilien arviointi ei rajoitu kemialliseen koostumukseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Se kattaa myös metallin virtauksen, työkalun kuormituksen, osan muovautumisen ja prosessin vakauden. Tavoitteena on auttaa asiakasta valmistamaan hyviä osia sopivalla materiaalin ja prosessin yhdistelmällä.
Johtopäätös
Vaativissa neliömuttereissa kulmien täyttyminen riippuu muustakin kuin teräslajista. Myös lähtöpoikkileikkaus ja sen soveltuvuus kylmätyssäysprosessiin ovat tärkeitä.
Siirtyminen pyöreästä langasta neliöprofiiliin muuttaa virtausreittiä ja muovausolosuhteita ja voi siten vaikuttaa lopputulokseen. Materiaalin mukauttaminen tuotteen muotoon voi täydentää työkalujen optimointia.
Julkista standardia, joka yleisesti edellyttäisi neliöprofiilista lankaa tiettyihin neliömuttereihin, ei ole löydetty. Artikkeli on tiettyjen osa- ja prosessiolosuhteiden tekninen analyysi. Soveltuvuus on vahvistettava asiakkaan piirustuksen ja koetulosten perusteella.