1060 알루미늄 원형 시트 조리기구 스트레치 성형: 바닥 균열 및 고르지 못한 벽 두께를 제어하는 ​​방법?

1060 알루미늄 합금은 알루미늄 조리기구의 딥 드로잉에 선호되는 재료입니다. (냄비, 그릇, 분지, 등.) 뛰어난 가소성으로 인해, 좋은 열 전도성, 그리고 저렴한 비용. 하지만, 하단 모서리 균열​ 그리고 고르지 않은 벽 두께​는 딥 드로잉 공정에서 발생하는 두 가지 고주파 결함입니다., 수익률에 직접적인 영향을 미치는, 힘, 최종 제품의 서비스 수명. 이 글은 물질이라는 네 가지 차원에서 그 원인을 체계적으로 분석한다., 곰팡이, 프로세스, 및 장비 - 안정적인 달성을 위해 전체 프로세스 제어 방식을 제안합니다., 고품질 성형 1060 알루미늄 조리기구.

나. 딥 드로잉의 핵심 결함 메커니즘 1060 알루미늄 디스크 조리기구

(나) 바닥 균열: 중요 단면에서의 응력 과부하 실패

조리기구를 그리는 동안, 재료 응력은 세 영역으로 나뉩니다.: 펀치 바닥 (정수압, 변형하기 어렵다), 측벽 (반경 방향 인장 응력 + 접선 압축 응력, 주요 변형 영역), 그리고 하단 모서리 (펀치 R 각도와 측벽 사이의 접선점, 어디 스트레스 집중이 가장 심하다).

• 기계적 정수: 하단 모서리는 다음의 중첩을 경험합니다. 반경 방향 인장 응력​ 그리고 굽힘 응력. 응력이 인장강도를 초과하는 경우 1060 알류미늄 (110-145MPa, 성격이 급한 사람), 미세 균열이 시작되고 전파됩니다., 두께 전체에 균열 형성.
• 주요 기여 요인
  1. 불균형한 자재 흐름: 과도한 블랭크 홀더 힘 또는 너무 작은 다이 R 각도는 블랭크 가장자리의 흐름을 방해합니다., 바닥이 강제로 늘어나게 하여 “분리되었습니다.”
  2. 스트레스 집중: 펀치 R 각도가 너무 작거나 표면이 거칠면 재료 한계를 훨씬 초과하는 국부 응력이 발생합니다..
  3. 불충분한 재료 특성: 1060 단련되지 않은 알루미늄 (H18/H24 성미), 거친 입자 크기, 표면 스크래치/불순물, 가소성을 크게 감소.
  4. 일치하지 않는 프로세스 매개변수: 과도한 그리기 속도, 윤활 불량, 마찰저항 대폭 증가, 바닥 응력 과부하로 이어짐.

(II) 고르지 않은 벽 두께: 재료 유량의 공간적 차이

드로잉 중 블랭크의 다양한 부분에서 다양한 변형 정도가 발생합니다. 더 두꺼운 상부 측벽과 더 얇은 하부 모서리. 심한 경우에는, 두께 차이가 난다 30%, 조리기구의 강도와 균일성에 직접적인 영향을 미칩니다..

• 근본 원인
  1. 유량차: 다이 개구부의 재료, 접선 압축 응력을 받는 경우, 두꺼워지고 더 빨리 흐르는 경향이 있습니다.; 하단 모서리, 인장 응력을 받는, 얇아지고 느리게 흐르는 경향이 있습니다.. 이 비율 차이로 인해 벽 두께 분포가 고르지 않게 됩니다..
  2. 고르지 못한 다이 간격: 펀치와 다이 사이의 동심도 불량, 과도하거나 불충분한 여유 공간, 재료를 과도하게 일방적으로 압박하는 원인, 국부적으로 얇아지거나 주름이 발생함.
  3. 고르지 않은 블랭크 홀더 힘 분포: 블랭크 홀더의 강성이 부족함, 불균형한 이젝터 핀 힘, 가장자리 재료의 유입 속도가 일정하지 않게 발생, 물결 모양의 벽 두께 변동이 발생합니다..
  4. 공백 결함: ±5%를 초과하는 알루미늄 디스크 두께 공차, 이방성 (압연 방향에 따른 소성 차이), 변형 시 두께 편차 발생.

II. 자재 관리: 소스로부터 성형 안정성 향상

성질, 미세구조, 표면 품질 1060 알루미늄은 균열과 고르지 못한 벽 두께를 제어하는 ​​기초입니다..

1. 최적의 재료 템퍼: 핵심으로 O-성질 어닐링

• 선호하는 성격: 1060-O 완전히 단련된 알루미늄 디스크, 신장률 ≥25%, 경도 HB30-35, 최고의 가소성을 제공하는, 딥 드로잉에 적합.
• 정밀한 어닐링 공정 제어
  • 온도: 320-340℃ (완전한 재결정화, 곡물 조대화 방지);
  • 불림시간: 두께 1mm 이하 → 30-45분, 1-2mm → 45-60분;
  • 냉각: 하역 전 용광로를 200°C 이하로 식힙니다., 내부 스트레스 완화 및 곡물 정제 (입자 크기 ≤ 등급 5).
• 화를 피함: H18 (완전 하드, 연장 <10%), H24 (절반 열심히, 딥 드로잉에서 균열이 발생하기 쉽습니다.), 작은 부품의 얕은 도면에만 적합.

2. 엄격한 블랭크 품질 관리

• 두께 공차: 내에서 통제됨 ±3%​ (예를 들어, 0.8mm 공백 → 0.776-0.824mm) 초기 불균일의 증폭을 방지하기 위해.
• 표면 품질: 흠집이 없음, 녹, 규모, 하드 포함; 탈지 및 청소​ 그리기 전에 (알칼리 탈지 + 물 헹굼 + 건조) 기름을 제거하기 위해, 오염물질, 고르지 못한 마찰과 균열을 방지.
• 치수 정확도: 버가 발생하지 않는 알루미늄 디스크 전단, 난형도 ≤0.5%, 드로잉 중 대칭적인 힘 적용 보장.

III. 금형 설계 및 최적화: 스트레스 집중 제거, 자재 흐름 균형 맞추기

금형은 불량관리의 핵심, 4가지 핵심 요소 최적화에 중점: 코너 반경, 정리, 표면, 블랭크 홀더 시스템.

1. 코너 반경: 그만큼 “버퍼 밸브” 스트레스 집중을 위한

지나치게 작은 코너 반경은 금형과 관련된 바닥 균열의 주요 원인입니다., 소재 두께에 따른 정밀한 설계 필요 (티):

• 펀치 반경 (Rp): ≥ 4티​ (예를 들어, t=0.8mm → Rp≥3.2mm); 조리기구에 일반적으로 사용되는 Rp=3-5mm. 반경이 클수록 균열이 발생할 가능성이 적습니다., 하지만 너무 크면 주름이 생길 수 있습니다..
• 다이 반경 (로드): ≥ 6티​ (예를 들어, t=0.8mm → Rd≥4.8mm); 지나치게 작은 Rd는 재료 유입을 방해합니다., 바닥 응력이 급격히 증가합니다..
• 전환 처리: 펀치 바닥과 R 코너 사이의 부드러운 전환, 측벽 및 R 코너, 날카로운 모서리나 도구 자국이 없음, 연마 라 ≤0.2μm.

2. 펀치 다이 간격: 그만큼 “계량기” 벽 두께 균일성을 위해

클리어런스는 측벽이 얇아지는 양과 균일성을 직접적으로 결정합니다.. 표준 클리어런스 1060 알루미늄 조리기구 그리기:

• 기존 도면: 클리어런스 Z = (1.05-1.15)티​ (t는 공백 두께입니다.);
  • 얕은 그림 (깊이 대 너비 비율 <1): Z=1.05t, 벽 엷게 하기 ≤5%;
  • 딥 드로잉 (깊이 대 너비 비율 1-1.5): Z=1.1t, 벽이 얇아짐 8-12%;
  • 매우 깊은 드로잉 (깊이 대 너비 비율 >1.5): Z=1.15t, 과도한 바닥 얇아짐 및 균열 방지.
• 정밀도 요구 사항: 클리어런스 공차 ≤ 0.02mm, 펀치 다이 동심도 ≤0.02mm, 네 모서리 모두에서 일관된 간격.

3. 금형 표면 및 구조: 마찰 감소, 강성 강화

• 표면 경화 처리: 펀치, 주사위, 및 처리된 블랭크 홀더 TD코팅​ 또는 단단한 크롬 도금, 경도 HV1200+, 내마모성을 위해, 마찰 감소, 득점 및 고르지 못한 마찰 방지.
• 블랭크 홀더 시스템 최적화
  • 블랭크 홀더: 사용 QT600-3 연성이 있는 철​ 또는 충분한 강성을 위한 H13 강철, 변형 방지;
  • 이젝터 핀 레이아웃: 균등하게 분배 8-12 이젝터 핀, 코너 핀 힘이 있는 경우 10-15% 중앙핀보다 높게, 균일한 블랭크 홀더 압력 보장;
  • 가변 블랭크 홀더 힘 구조: 질소 실린더 그룹을 사용하여 동적 조정 달성: “높은 초기 압력 → 낮은 성형 압력 → 높은 최종 압력”.
• 보조 구조: 추가하다 구슬 그리기​ 죽으면서 (얕은 구슬, 적당한 저항) 가장자리 재료 흐름을 조절하기 위해; 추가하다 통풍구​ 펀치 바닥에 (Φ1-2mm) 진공으로 인한 과도한 바닥 접촉 및 얇아짐을 방지하기 위해.

IV. 프로세스 매개변수의 정밀한 제어: 안정적인 성형을 위한 동적 균형

프로세스 매개변수 (블랭크 홀더 힘, 속도, 매끄럽게 하기, 추첨 횟수) 현장 디버깅의 핵심입니다. 달성하려면 재료와 금형이 일치해야 합니다. “재료가 제대로 흐른다, 스트레스는 한계를 넘지 않는다“.

1. 블랭크 홀더 포스: 그만큼 “마스터 스위치” 자재 흐름을 위한

무리한 힘 → 바닥 갈라짐; 힘 부족 → 주름, 고르지 않은 벽 두께. 블랭크 크기와 도면 깊이를 기준으로 정확하게 설정해야 합니다.:

• 계산식: 블랭크 홀더 힘 F = (0.3-0.5) × 블랭크의 환형 면적 × 재료 항복 강도​ (1060-O 항복 강도 ≥90MPa).
• 동적 조정 (가변 블랭크 홀더 힘)
  • 초기 단계 (빈 연락처 금형): 3.5-4 MPa, 가장자리 주름 방지;
  • 성형단계 (재료가 캐비티로 흘러 들어감): 2-2.5 MPa, 바닥 인장력 감소, 균열 방지;
  • 최종 단계 (성형 완료): 3-3.5 MPa, 측벽 두께 수정, 스프링백 방지.
• 현장판결: 적절한 블랭크 홀더 힘으로, 빈 가장자리에는 주름이 보이지 않습니다., 바닥에는 균열이 보이지 않습니다, 측벽 두께가 균일합니다.. 바닥이 갈라진 경우 → 블랭크 홀더 힘 감소; 가장자리에 주름이 생기면 → 블랭크 홀더 힘 증가.

2. 그리기 속도: 그만큼 “페이스 세터” 스트레스 해소를 위해

1060 알루미늄 가소성은 변형률에 민감합니다.. 너무 빠르다 → 응력 집중, 열분해; 너무 느리다 → 효율성이 낮다.

• 단계별 속도 제어
  • 빠른 하향 스트로크: 50-80 밀리미터/초 (유휴 여행, 효율성 향상);
  • 접점 형성: 5-10 밀리미터/초 (중요한 단계, 느린 속도로 균일한 재료 흐름 가능, 스트레스 해소);
  • 보유 & 리턴 스트로크: 10-15 밀리미터/초 (2~3초 동안 유지, 스프링백 제거, 벽 두께 안정화).
• 장비 요구 사항: 사용 CNC 유압 프레스​ 폐쇄 루프 속도 제어로 충격과 변동을 방지합니다..

3. 윤활 시스템: 그만큼 “감속기” 마찰 저항용

윤활이 불량하면 위의 마찰 계수가 증가합니다. 0.3, 바닥 응력을 높이는 방법 30%+, 크랙의 주요 원인.

• 윤활유 선택: 특수 드로잉 오일 1060 알류미늄​ (극압첨가제 함유), 동점도 68-100 40°C에서 mm²/s, 또는 흑연 페이스트 + 엔진 오일​ 혼합 윤활제.
• 윤활 방식: 양면에 고르게 발라주세요, 매번 다시 신청하세요 200 스트로크; 금형 표면에 완전한 유막 유지 (특히 R코너), 건조한 마찰 방지.
• 효과 평가: 형성 후, 공작물 표면이 매끄 럽습니다., 득점 없이, 마찰계수 <0.12, 바닥에는 과열 변색이 보이지 않습니다..

4. 다단계 드로잉: 그만큼 “분해 방법” 복잡한 조리기구용

깊이 대 너비 비율을 갖춘 조리기구용 >1.5 (예를 들어, 깊은 재고 냄비, 밥솥 내솥), 단일 단계 드로잉은 균열이 생기고 벽 두께가 고르지 않기 쉽습니다.. 2-3 드로잉 단계​는 변형을 분산시키는 데 필요합니다..

• 단계 할당
  • 단계 1: 그리기 60-70% 총 깊이의, 바닥 펀치 반경이 확대됨 (1.2 시간 최종 값) 그리고 확대된 클리어런스 (1.2 시간 최종 값);
  • 중간 어닐링: 300-320℃, 30분 동안 기다리다, 작업 강화 제거, 가소성 회복;
  • 단계 2/3: 코너 반경과 클리어런스를 최종 치수까지 점차적으로 줄입니다., 벽 두께 균일성을 ±8% 이내로 개선.

다섯. 장비 및 공정 제어: 공정 안정성 보장

1. 장비 정확도 요구 사항

• 사용 200-500KN CNC 유압프레스, 슬라이드 평행도 ≤0.05mm/m, 직각도 ≤0.03mm/m, 블랭크 홀더 힘 반복성 ±1%.
• 블랭크 홀더 시스템: 사용 독립적인 유압 블랭크 홀더 실린더​ 또는 질소 실린더, 고르지 못한 기계적 블랭크 홀더 힘 방지.

2. 온라인 모니터링 및 디버깅

• 초도품 검사: 하단 모서리에 대한 각 배치의 첫 번째 조각을 확인하십시오. (균열 없음), 벽 두께 (6 전철기: 상단/중간/하단/네 모서리, 차이 ≤10%), 치수 정확도.
• 신속한 결함 문제 해결
  • 하단 모서리 균열: → Rp/Rd 증가, 블랭크 홀더 힘 감소, 윤활 최적화, 성형 속도를 늦추다;
  • 상부 측벽의 과도한 두께, 바닥이 과도하게 얇아짐: → 다이 클리어런스 증가, 최종 단계 블랭크 홀더 힘 감소, 드로우 비드 저항 조정;
  • 일방적으로 고르지 않은 벽 두께: → 금형 동심도 수정, 이젝터 핀 힘 분포 조정, 블랭크 홀더 표면을 다시 연삭.

3. 금형 유지관리

• 금형 R 코너 검사, 교대마다 표면 마모, 즉시 광택을 내다 (라 ≤0.2μm);
• 마모된 이젝터 핀 교체, 안정적인 블랭크 홀더 힘을 보장하기 위해 정기적으로 질소 실린더;
• 금형 제거에 대한 종합 검사 수행, 동심도, 강성 매 5000 스트로크.

VI. 통합 제어 방식 및 효과 검증

(나) 표준 공정 매개변수 (예: 0.8mm 1060-O 알루미늄 디스크, 240mm 직경 깊은 냄비)

(II) 효과 검증

위의 계획을 구현한 후 1060 알루미늄 조리기구 딥 드로잉:

• 바닥 균열 속도: 다음에서 감소 15-20% 에게 <1%;
• 벽 두께 균일성: 두께 차이 ±7% 이내로 제어, 조리기구 강도 기준 충족;
• 수익률: 에서 증가 75% 이상으로 98%, 생산 비용을 대폭 절감.

Ⅶ. 결론

심인발 시 바닥 균열 및 벽 두께 불균일 1060 알루미늄 디스크 조리기구는 여러 요인의 결합으로 인해 발생합니다.: 재료, 곰팡이, 프로세스, 및 장비. 통제의 핵심은 다음과 같다.: O-temper 단련 소재를 기초로 사용, 큰 모서리 반경과 균일한 간격을 가진 금형을 캐리어로 사용, 가변 블랭크 홀더 힘 구현, 느린 속도, 강력한 윤활 프로세스를 수단으로 사용, 고정밀 장비를 보장으로 사용, 달성하다 “균일한 흐름, 균형 잡힌 스트레스, 그리고 제어 가능한 변형” 재료의.