آثار الاحتكاك والتشحيم في عمليات ختم المعادن
أثناء عملية ختم الصفائح المعدنية، تكون الصفائح دائمًا على اتصال بالأداة. هذا الاتصال ليس ثابتًا ولكنه ديناميكي لأن اللوحة المعدنية تتدفق فوق سطح الأداة، أي أن هناك حركة نسبية بين اللوحة والأداة. على الرغم من أن أسطح الألواح والأدوات تبدو ناعمة بدون مساعدة الرؤية، إلا أنها تكشف تحت المجهر أشكالًا معقدة.
تحتوي أسطح الصفائح والأدوات على توزيعات خشونة تتكون من سلسلة من القمم والوديان ذات ارتفاعات وأعماق ومسافات متفاوتة، كما هو موضح في الشكلين 1 و2. ويختلف توزيع خشونة الصفائح المعدنية اعتمادًا على نوع المادة والدرجة و الطلاء، في حين أن توزيع خشونة الأدوات سيختلف حسب نوع المادة وكيفية تشكيلها.
بسبب هذه المخالفات في الصفائح وأسطح الأدوات، هناك مقاومة للحركة النسبية. ببساطة، تسمى هذه المقاومة للحركة النسبية "الاحتكاك"، ولهذا السبب يتم تطبيق مواد التشحيم على الصفائح المعدنية لتقليل مقاومتها وبالتالي تقليل الاحتكاك. يتم تمثيل النسبة بين قوة الاحتكاك وقوة التلامس لجسمين متحركين بمعامل الاحتكاك "μ"، والذي تعتمد قيمته على نظام الاحتكاك نفسه وعملية التشكيل، مثل درجة حرارة الورقة، وسرعة الختم وضغط الاتصال وسلالة الورقة.
نحن نفهم مصدر الاحتكاك ولماذا نحتاج إلى وضع مادة تشحيم على الورقة قبل الختم. الآن، سوف نركز على كيفية تأثير كمية التشحيم على جودة اللوحة أثناء عملية التشكيل. يمكنك فهم تأثير التشحيم بشكل أفضل من خلال الصور أدناه.
تمت محاكاة جميع اللوحات الموضحة في الصورة أدناه في AutoForm باستخدام نموذج الاحتكاك الذي تم إنشاؤه باستخدام TriboForm. لاحظ أنه عند عدم استخدام نموذج الاحتكاك، يتم تشغيل عمليات المحاكاة باستخدام معامل احتكاك ثابت "μ". عند استخدام نموذج الاحتكاك، يمكن للمستخدم تغيير كمية التشحيم أثناء محاكاة اللوحة؛ واعتمادًا على مدى حساسية اللوحة للاحتكاك، سيكون لكمية التشحيم تأثيرات مختلفة على جودة اللوحة.
كلما زادت كمية التشحيم، انخفضت مقاومة الحركة، أي أن المادة تتحرك بحرية على سطح الأداة بطريقة لا يمكن التحكم فيها، مما يؤدي إلى ظهور التجاعيد. على العكس من ذلك، عندما تكون كمية التشحيم المطبقة على الورقة منخفضة جدًا، تكون مقاومة الحركة عالية جدًا. هذه المقاومة العالية تجبر الصفائح المعدنية على التمدد إلى ما هو أبعد من الكمية المطلوبة، مما يؤدي إلى ترقق واسع النطاق، وفي بعض الحالات، تشقق واسع النطاق، كما هو موضح في الشكل 4.
لذلك، يصبح استخدام الكمية المناسبة من التشحيم عند سحب الألواح أمرًا بالغ الأهمية، كما هو الحال مع العثور على الكمية المثالية من التشحيم المطلوب. يوضح الشكل 5 ورقة خالية من التجاعيد والشقوق عند استخدام مادة التشحيم بشكل صحيح.
تمامًا مثل أي عملية تصنيع أخرى، فإن وضع مادة التشحيم على الورقة يمكن أن يؤدي إلى بعض التناقضات مثل الضوضاء. وهذا يعني أنه إذا قرر المستخدم استخدام 1 جم/م2 من مادة التشحيم على اللوحة، وبالتالي إنتاج ألواح خالية من العيوب، ما هو احتمال أن يقوم الروبوت برش الكمية المحددة من مادة التشحيم على اللوحة في كل مرة؟ على سبيل المثال، إذا كانت دقة الجهاز 85%، فإن انحراف مادة التشحيم سيكون 0.85 - 1.15g/㎡، مما قد يسبب بعض المشاكل إذا كانت اللوحة حساسة جدًا للاحتكاك. لذلك، من الضروري العثور على نطاق آمن لكمية التشحيم والتأكد من قيام المعدات برش مواد التشحيم ضمن النطاق المحدد.
إن العثور على "الكمية المثلى" من مادة التشحيم في اللوحة التي لا تخلق عددًا كبيرًا من عيوب السطح وفي نفس الوقت لا تُظهر قيم تخفيف عالية يعتمد على أدوات محاكاة دقيقة، مثل استخدام البرنامج الإضافي TriboForm مع AutoForm.
عند النظر في الأنظمة القبلية لقولبة AHSS، هناك ثلاث نقاط رئيسية يجب مراعاتها، وهي: 1) تأثير الاحتكاك وعلم الاحتكاك على الزنبرك؛ 2) ينتج صب AHSS درجات حرارة أعلى، مما يؤثر مرة أخرى على سلوك الاحتكاك؛ 3) صب AHSS إن استخدام مواد الأدوات المختلفة له تأثيرات جديدة على سلوك الاحتكاك في التشكيل والمحاكاة. يجب أن تؤخذ الظواهر الثلاث المذكورة أعلاه في الاعتبار عند تشكيل عمليات المحاكاة، والتي لا يمكن تحقيقها إلا باستخدام نماذج الاحتكاك المتقدمة.
وبطبيعة الحال، AHSS لديه المزيد من الربيع عند تشكيل، على سبيل المثال، قطع غيار السيارات. يمكن أن يتأثر Springback بشدة بسلوك الاحتكاك المحدد في محاكاة تشكيل الصفائح المعدنية. ولهذا السبب أيضًا، يجب عليك تحسين سلوك الاحتكاك في ختم عمليات المحاكاة. وهذا بدوره يؤدي إلى توقعات أفضل للارتداد. الاحتكاك يحدد مقدار القيد في الجزء، وبناء على ذلك يتأثر سلوك الوثب. علاوة على ذلك، من المهم الأخذ في الاعتبار أنه عند تشكيل AHSS، تتم ملاحظة ضغوط اتصال أعلى بين الأداة واللوحة عادةً، ولهذا السبب يصبح الاحتكاك مهمًا للغاية، ويسبب الاحتكاك زيادة في درجة حرارة المادة، مما له تأثير سلبي على بالنسبة للفولاذ منخفض الكربون، لن يحدث هذا الترتيب من حيث الحجم. ولذلك، فإن الوصف الصحيح للتغيرات في درجات الحرارة وتأثيراتها على سلوك الاحتكاك أمر بالغ الأهمية لمحاكاة تشكيل AHSS.
بالإضافة إلى ذلك، تتطلب مواد تشكيل AHSS استخدام فولاذ الأدوات الذي لا يستخدم عادة في الفولاذ متوسط القوة. بدلاً من النظر في الأدوات المصنوعة من الحديد الزهر، علينا الآن أن نأخذ في الاعتبار التأثيرات القبلية لأداة أكثر صلابة مصنوعة من محتوى معين من الكربون والكروم. مادة القالب هذه لها أيضًا تأثير على الخصائص القبلية. ولهذا السبب يجب على المستخدم أن يأخذ ذلك في الاعتبار مع اختيار مواد التشحيم أثناء إعداد المحاكاة. يجب أن يأخذ نموذج الاحتكاك الجيد في الاعتبار كل هذه العلاقات المتبادلة عند إنشاء نموذج الاحتكاك.
إذا كان لديك نموذج احتكاك متقدم في محاكاة التشكيل، فأنت بحاجة إلى تقديم نظام احتكاك واقعي في محاكاة تشكيل الصفائح المعدنية. ستحصل بعد ذلك على تنبؤات أكثر دقة للتشقق والتجاعيد والترقق والظهر الربيعي، وكلها مرتبطة بنموذج الاحتكاك الذي تستخدمه.
