เอกสารทางเทคนิค

เทคโนโลยีการประมวลผลแผ่นโลหะกำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบางแอปพลิเคชัน เช่น การงอสแตนเลสแบบแม่นยำ การงอชิ้นส่วนตกแต่งสแตนเลส การงอลูมิเนียม อัลลอย การงอชิ้นส่วนเครื่องบิน การงอแผ่นทองแดง เป็นต้น ซึ่งทำให้มีข้อกำหนดที่เข้มงวดขึ้นเกี่ยวกับคุณภาพผิวของชิ้นงานที่ได้รูป กระบวนการงอแบบดั้งเดิมมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความเสียหายกับผิวของชิ้นงานมากกว่า ผิวที่สัมผัสกับแม่พิมพ์จะเกิดรอยกดหรือรอยขีดข่วนที่ชัดเจน ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อความสวยงามของผลิตภัณฑ์ปลายทางและลดการประเมินคุณค่าของผู้ใช้ต่อผลิตภัณฑ์

1. เหตุผลของการเกิดรอยกดจากการงอ

ยกตัวอย่างการงอของชิ้นส่วนรูปตัว V การงอแผ่นโลหะเป็นกระบวนการสร้างรูป ซึ่งแผ่นโลหะจะผ่านการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นก่อน จากนั้นจึงเข้าสู่การเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกภายใต้แรงกดของแม่พิมพ์หรือเครื่องมืองอ ในช่วงเริ่มต้นของการงอแบบพลาสติก แผ่นโลหะจะถูกงออย่างอิสระ เมื่อแม่พิมพ์หรือเครื่องมือกดแผ่นโลหะ แผ่นโลหะและพื้นผิวด้านในของร่องรูปตัว V ของแม่พิมพ์จะค่อยๆ เข้าหากัน และรัศมีความโค้งรวมทั้งแขนแรงงอจะค่อยๆ ลดลง ให้ทำการกดต่อไปจนกระทั่งสิ้นสุดช่วงการเดินทาง เพื่อให้แม่พิมพ์และแผ่นโลหะสัมผัสกันเต็มที่ที่สามจุด และเกิดการงอเป็นรูปตัว V สำเร็จ

ในระหว่างการงอ แผ่นโลหะจะถูกบีบโดยแม่พิมพ์การงอและเกิดการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น จุดสัมผัสระหว่างแผ่นกับแม่พิมพ์จะเลื่อนเมื่อกระบวนการงอดำเนินไป ในระหว่างกระบวนการงอ แผ่นจะประสบกับสองขั้นตอนที่ชัดเจน: การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นและการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก นอกจากนี้ยังมีกระบวนการกดแรงในระหว่างการงอ (การสัมผัสสามจุดระหว่างแม่พิมพ์และแผ่น) เมื่อกระบวนการงอเสร็จสิ้น จะมีสามเส้นร่องปรากฏบนแผ่น เส้นร่องเหล่านี้ทั่วไปเกิดจากการบีบและแรงเสียดทานระหว่างแผ่นกับไหล่ของร่อง V ของแม่พิมพ์ ดังนั้นจึงเรียกว่าร่องไหล่ สาเหตุหลักของการเกิดร่องไหล่สามารถแบ่งออกได้อย่างง่ายดังนี้

a. วิธีการงอ

เนื่องจากได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้แล้วว่า การเกิดร่องบุ๋มบริเวณไหล่เกี่ยวข้องกับการสัมผัสระหว่างแผ่นโลหะและไหล่ของร่อง V ของแม่พิมพ์ ช่องว่างที่แตกต่างกันระหว่างเข็มเจาะและแม่พิมพ์ในกระบวนการงอจะส่งผลต่อความเครียดจากการบีบอัดบนแผ่นโลหะ และโอกาสและความรุนแรงของการเกิดร่องบุ๋มก็จะแตกต่างกันไป เช่นเดียวกันภายใต้เงื่อนไขของร่อง V เดียวกัน มุมการงอที่มากขึ้นของชิ้นงานที่ถูกงอก็จะทำให้เกิดการยืดตัวของแผ่นโลหะมากขึ้น และระยะทางการเสียดทานของแผ่นโลหะบนไหล่ของร่อง V ก็จะยาวขึ้น นอกจากนี้ มุมการงอที่มากขึ้นยังหมายถึงเวลาที่เข็มเจาะกดลงบนแผ่นโลหะนานขึ้น และร่องบุ๋มที่เกิดจากสองปัจจัยนี้จะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้น

b. โครงสร้างของร่อง V ของแม่พิมพ์

เมื่อโค้งแผ่นโลหะที่มีความหนาต่างกัน ความกว้างของร่อง V ที่เลือกก็จะแตกต่างกันด้วย ในเงื่อนไขของกระบอกสูบเดียวกัน ยิ่งขนาดของร่อง V ของแม่พิมพ์ใหญ่ขึ้นเท่าไร ขนาดของความกว้างของรอยกดก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นตามไปด้วย นอกจากนี้ การเสียดทานระหว่างแผ่นโลหะกับไหล่ของร่อง V ของแม่พิมพ์จะลดลง และความลึกของรอยกดก็จะลดลงตามธรรมชาติ แต่ในทางตรงกันข้าม ยิ่งแผ่นมีความบางมากเท่าไร ร่อง V ก็จะแคบลง และรอยกดก็จะชัดเจนมากขึ้น

เมื่อพูดถึงแรงเสียดทาน ปัจจัยอีกอย่างที่เกี่ยวข้องกับแรงเสียดทานที่เราต้องพิจารณาคือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน มุม R ของไหล่ของร่อง V-groove ของแม่พิมพ์แตกต่างกัน และแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นกับแผ่นโลหะในกระบวนการงอแผ่นโลหะก็จะแตกต่างกันเช่นกัน ในทางกลับกัน หากมองจากมุมมองของแรงกดที่แม่พิมพ์ร่อง V-groove กระทำต่อแผ่นโลหะ ยิ่งมุม R ของร่อง V-groove ใหญ่เท่าไร แรงกดระหว่างแผ่นโลหะกับไหล่ของร่อง V-groove ก็จะยิ่งน้อยลง และรอยบุบก็จะยิ่งตื้นขึ้น แต่หากเป็นในทางตรงกันข้าม

c. ระดับการหล่อลื่นของร่อง V-groove

ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ผิวของแม่พิมพ์ V-groove จะสัมผัสกับแผ่นโลหะและเกิดแรงเสียดทาน เมื่อแม่พิมพ์สึกหรอ ส่วนที่สัมผัสระหว่าง V-groove กับแผ่นโลหะจะกลายเป็นผิวขรุขระมากขึ้นเรื่อย ๆ และค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานจะเพิ่มขึ้น เมื่อแผ่นโลหะเคลื่อนที่บนผิวของ V-groove การสัมผัสระหว่าง V-groove กับแผ่นโลหะจริง ๆ แล้วเป็นการสัมผัสแบบจุดของจุดนูนจำนวนมากกับผิวของแผ่นโลหะ ดังนั้นแรงกดบนผิวของแผ่นโลหะจะเพิ่มขึ้นตามลำดับ และรอยบุ๋มจะชัดเจนมากขึ้น

ในทางกลับกัน หากไม่เช็ดทำความสะอาดแม่พิมพ์ V-groove ก่อนการงอชิ้นงาน เศษซากที่เหลืออยู่บน V-groove มักจะทำให้เกิดรอยบุ๋มที่ชัดเจนบนแผ่นโลหะ สถานการณ์นี้มักเกิดขึ้นเมื่ออุปกรณ์งอแผ่นโลหะชุบสังกะสี แผ่นเหล็กคาร์บอน และชิ้นงานประเภทอื่น ๆ

2.การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการงอแบบไร้รอย

เนื่องจากเรารู้ว่าสาเหตุหลักของการเกิดริ้วรอยจากการงอคือแรงเสียดทานระหว่างแผ่นโลหะกับไหล่ร่อง V ของแม่พิมพ์ เราสามารถเริ่มต้นจากการแก้ปัญหาเชิงสาเหตุและใช้เทคโนโลยีกระบวนการเพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างแผ่นโลหะกับไหล่ร่อง V ของแม่พิมพ์ ตามสูตรแรงเสียดทาน f=μ·N ปัจจัยที่ส่งผลต่อแรงเสียดทานคือสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน μ และแรงกด N โดยทั้งสองเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงเสียดทาน ดังนั้นแผนการดำเนินการกระบวนการต่อไปนี้สามารถกำหนดได้

a. ใช้วัสดุที่ไม่ใช่โลหะสำหรับไหล่ร่อง V ของแม่พิมพ์

วิธีการแบบดั้งเดิมของการเพิ่มมุม R ของไหล่ร่อง V ของแม่พิมพ์นั้นไม่มีประสิทธิภาพมากในการปรับปรุงรอยบุบจากการงอ จากมุมมองของการลดแรงดันในคู่เสียดทาน อาจพิจารณาเปลี่ยนไหล่ร่อง V เป็นวัสดุที่ไม่ใชโลหะซึ่งมีความแข็งน้อยกว่าแผ่น เช่นไนลอน พียู อีลาสโตเมอร์ ฯลฯ โดยยังคงผลการบีบอัดตามที่ต้องการไว้ ในขณะเดียวกัน เนื่องจากวัสดุเหล่านี้สึกหรอได้ง่ายและจำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นประจำ ปัจจุบันมีโครงสร้างร่อง V หลายแบบที่ใช้วัสดุเหล่านี้ ดังแสดงในรูป

b. การเปลี่ยนไหล่ร่อง V ของแม่พิมพ์เป็นโครงสร้างลูกกลิ้งและลูกบอล

นอกจากนี้ยังพัฒนาจากหลักการลดสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของคู่ที่เกิดแรงเสียดทานระหว่างแผ่นกับร่องตัว V ของแม่พิมพ์ โดยสามารถเปลี่ยนคู่แรงเสียดทานจากการเลื่อนของแผ่นกับไหล่ของร่องตัว V ของแม่พิมพ์ให้กลายเป็นคู่แรงเสียดทานจากการกลิ้ง ซึ่งจะช่วยลดแรงเสียดทานบนแผ่นได้อย่างมาก และหลีกเลี่ยงการเกิดรอยบุบจากการงอได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในปัจจุบัน กระบวนการนี้ได้ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ และแม่พิมพ์งอแบบไม่มีลูกกลิ้งเป็นตัวอย่างการประยุกต์ใช้งานที่สำคัญ

เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียดทานที่แข็งเกินไประหว่างล้อและร่องตัว V ของแม่พิมพ์งอแบบลูกปืนหมุนเรียบ และเพื่อให้ล้อหมุนและหล涧ได้ง่ายขึ้น จึงได้เพิ่มลูกปืนเข้าไป ซึ่งช่วยลดแรงกดและสัมประสิทธิ์การเสียดทานในเวลาเดียวกัน ดังนั้น ชิ้นส่วนที่ผ่านการแปรรูปโดยแม่พิมพ์ลูกปืนหมุนเรียบสามารถทำให้เกิดรอยกดทับไม่เห็นได้ชัด แต่ผลลัพธ์ของการงอแบบไร้รอยต่อสำหรับแผ่นโลหะอ่อน เช่น อะลูมิเนียมและทองแดง ไม่ค่อยดีนัก จากมุมมองทางเศรษฐกิจ เนื่องจากโครงสร้างของแม่พิมพ์ลูกปืนหมุนเรียบซับซ้อนกว่าแม่พิมพ์หลายประเภทที่กล่าวถึงข้างต้น ต้นทุนการแปรรูปจึงสูงและยากต่อการบำรุงรักษา ซึ่งเป็นปัจจัยที่ผู้จัดการองค์กรควรพิจารณาเมื่อเลือกใช้

c. ไหล่ร่อง V ของแม่พิมพ์เปลี่ยนเป็นโครงสร้างแบบพลิกกลับ

มีอีกประเภทหนึ่งของแม่พิมพ์ในอุตสาหกรรมที่ใช้หลักการของการหมุนรอบจุดศูนย์ถ่วงเพื่อให้เกิดการงอของชิ้นส่วนโดยการพลิกไหล่ของแม่พิมพ์ แม่พิมพ์ชนิดนี้เปลี่ยนโครงสร้างร่อง V แบบดั้งเดิมของแม่พิมพ์และตั้งพื้นผิวเอียงทั้งสองข้างของร่อง V เป็นกลไกการพลิก เมื่อกระบอกสูบกดแผ่นโลหะ กลไกการพลิกทั้งสองข้างของแม่พิมพ์จะพลิกเข้าด้านในจากจุดยอดของกระบอกสูบ โดยได้รับความช่วยเหลือจากแรงกดของกระบอกสูบ ทำให้แผ่นโลหะงอและเกิดรูป ในสภาพการทำงานนี้ แผ่นโลหะและแม่พิมพ์ไม่มีการเสียดทานจากการลื่นไถลอย่างชัดเจน แต่อยู่ใกล้กับระนาบการพลิกและใกล้จุดยอดของกระบอกสูบ เพื่อหลีกเลี่ยงรอยบุบบนชิ้นส่วน โครงสร้างของแม่พิมพ์นี้ซับซ้อนกว่าโครงสร้างก่อนหน้า มีสปริงแรงตึงและโครงสร้างแผ่นพลิก และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาและการประมวลผลก็สูงกว่า

d. ร่อง V ของแม่พิมพ์แยกออกจากแผ่นโลหะ

วิธีการที่กล่าวถึงข้างต้นล้วนเกี่ยวกับการทำให้การงอเป็นไปอย่างต่อเนื่องโดยการเปลี่ยนแม่พิมพ์การงอ สำหรับผู้จัดการขององค์กรไม่ควรพัฒนาและซื้อชุดแม่พิมพ์ใหม่เพื่อให้การงอชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเป็นไปอย่างต่อเนื่อง จากมุมมองของการเสียดทาน การสัมผัสระหว่างแม่พิมพ์กับแผ่นโลหะ หากแยกออกจากกัน เสียดทานก็จะไม่มีอยู่ ดังนั้น โดยไม่ต้องเปลี่ยนแม่พิมพ์การงอ เราสามารถทำให้การงอเป็นไปอย่างต่อเนื่องได้โดยใช้ฟิล์มอ่อนป้องกันการสัมผัสระหว่างร่อง V ของแม่พิมพ์กับแผ่นโลหะ ฟิล์มนี้เรียกว่าฟิล์มกดการงอแบบต่อเนื่อง และวัสดุที่ใช้มักจะเป็นยาง PVC (โพลีไวนิลคลอไรด์) PE (โพลีเอทิลีน) PU (โพลียูรีเทน) เป็นต้น ข้อดีของยางและ PVC คือต้นทุนวัสดุต่ำ แต่ข้อเสียคือทนแรงกดได้น้อย มีประสิทธิภาพในการป้องกันต่ำ และอายุการใช้งานสั้น ในขณะที่ PE และ PU เป็นวัสดุทางวิศวกรรมที่ยอดเยี่ยม ฟิล์มกดการงอแบบต่อเนื่องที่ผลิตจากวัสดุเหล่านี้มีความต้านทานการฉีกขาดดี จึงมีอายุการใช้งานยาวนานและมีประสิทธิภาพในการป้องกันสูง

ฟิล์มป้องกันการงอ มีบทบาทหลักในการเป็นตัวช่วยดูดซับแรงระหว่างชิ้นงานและไหล่ของแม่พิมพ์ ชดเชยแรงกดระหว่างแม่พิมพ์และแผ่น เพื่อป้องกันไม่ให้ชิ้นงานเกิดรอยบุ๋มเมื่องอ เมื่อใช้งาน แค่ใส่ฟิล์มป้องกันการงอลงบนแม่พิมพ์ ซึ่งมีข้อดีคือราคาถูกและใช้งานง่าย ความหนาของฟิล์มปั๊มที่ไม่งอในตลาดปัจจุบันโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 0.5 มม. และขนาดสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการ ฟิล์มปั๊มที่ไม่งอสามารถใช้งานได้ประมาณ 200 ครั้งภายใต้แรงกด 2 ตัน มีความทนทานต่อการสึกหรอสูง ทนต่อการฉีกขาดได้ดีเยี่ยม มีสมรรถนะการงอที่ยอดเยี่ยม ความแข็งแรงในการดึงสูง และการยืดตัวเมื่อแตกหัก รวมถึงทนต่อน้ำมันหล่อลื่นและสารละลายไฮโดรคาร์บอนชนิดอะลิฟาติก

การแข่งขันในตลาดอุตสาหกรรมการแปรรูปแผ่นโลหะนั้นดุเดือดมาก หากบริษัทต้องการมีฐานที่มั่นในตลาด พวกเขาจำเป็นต้องพัฒนาเทคโนโลยีการแปรรูปอย่างต่อเนื่อง นอกจากจะต้องบรรลุฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์แล้ว ยังต้องพิจารณาถึงความสามารถในการแปรรูปและความสวยงามของผลิตภัณฑ์ อีกทั้งประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของการแปรรูปด้วย โดยการใช้วิธีการแปรรูปที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่ามากขึ้น สามารถทำให้ผลิตภัณฑ์แปรรูปได้ง่ายขึ้น มีราคาถูกกว่า และสวยงามยิ่งขึ้น