スタンピング金型の必需品: 深絞り加工

Jul 31, 2023

編集者注: これは、スタンピング金型の設計と構造の基本を説明する一連の記事の 5 番目です。

絞り加工は、パンチ上またはキャビティ内への材料の流れを制御する金属成形プロセスです。 深絞り加工では、製品の深さは幅または直径の 2 倍以上になります。

深絞り加工は、オイルフィルター、鍋やフライパン、カップ、ボウルなど、かなりの形状や形状を必要とする完成部品の形状に使用されます。 このプロセスには通常、半開発済みのブランクが必要ですが、特定の部品形状は未開発のブランクを使用して作成できます。

絞り加工中に、張力によって金属がキャビティ内に引き込まれるため、ある程度の金属の伸びが発生します。 これにより、金属が伸びて薄くなる可能性がありますが、カップなどの特定の部品の形状により、金型に流れ込むときにブランクが押しつぶされるため、金属が厚くなる可能性もあります。

キャビティ内およびパンチ上の金属の流れは、ドローパッドまたはバインダーによって制御されます。 金属の動きを制限して、材料がダイ領域に流入する際のしわを防ぐことができます (図 1 を参照)。

多くの深絞りアプリケーションでは、絞り比理論と呼ばれる工学概念が使用されています。 絞り比は、絞りパンチの直径とブランクのサイズの直接的な関係です。 パンチに対してブランクが大きすぎると、ダイ面とバインダーの間に材料が多すぎます。 これら 2 つの表面の間に材料が過剰に存在すると、金属の流れに抵抗が生じ、過度の伸び、薄化、または金属の亀裂が発生する可能性があります。

説明するために、私があなたに紙の端をつかむように頼み、それから紙を取り上げようとしたと想像してください。 たぶん、あなたの指からそれを引き離すことができるでしょう。 しかし、同じ紙を手のひらで挟むように頼んだら、手を通して紙を引っ張ろうとしたときに紙が破れてしまう可能性があります。 これは、指でエッジを握るよりも手のひらを使用する方がはるかに大きな表面積を握ることになるためです。

延伸比理論を理解するには、メタル フローの基本を理解する必要があります。 基本的な概念の 1 つは、大径のブランクを小径の部品に強制的に流し込むと、金属が一緒に押しつぶされる必要があるということです。 圧縮動作は通常、圧縮と呼ばれます。 カップなどの容器の周囲全体に圧縮がかかる場合、それは円周方向の圧縮と呼ばれます。 コーナープロファイルの半径によって生じる圧縮は、ラジアル圧縮と呼ばれます。 覚えておくべき重要な点は、圧縮状態にある金属は流動に対して大きな抵抗があるということです (図 2 を参照)。

この抵抗のため、圧縮中の金属の表面積を最小限に抑えるために、ドローパンチをブランクエッジに十分近づける必要があります。 簡単に言えば、絞りパンチはブランクの直径に対して許容可能な直径でなければなりません。 この関係は、単純に限界絞り率として定義できます。

ドローパンチがブランクエッジから遠すぎると、圧縮中の金属が流れず、伸びが発生し、亀裂が生じる可能性があります。 ブランクがパンチに十分近い場合、金属は圧縮されて内側に流れ、その結果、伸びや薄さが制限されます (図 3 を参照)。

非常に高いパーツのジオメトリを実現するには、複数の描画操作が必要になる場合があります。 このプロセスはドローリダクションと呼ばれます。 絞り縮小プロセスを成功させるには、開始ブランクと絞りパンチの関係だけでなく、各絞り操作間の関係にも細心の注意を払う必要があります。