Głowanie na zimno a obróbka skrawaniem: różnica inżynieryjna w srebrnych stykach i solidnych nitach

Kucie na zimno tworzy srebrny styk lub pełny nit z drutu lub-precyzyjnie wycięty kawałek w wyniku kontrolowanego odkształcenia plastycznego, zamiast usuwać większość gotowej geometrii przez cięcie. W przypadku-styków elektrycznych o dużej objętości proces ten może zmniejszyć-marnotrawstwo surowców, zachować przepływ włókien metalowych, zwiększyć spójność wymiarową i wesprzeć produkcję wielo-na wielu stacjach w skali miliona-sztuk-na-dzień, jeśli geometria części i oprzyrządowanie są odpowiednie.

 

Dlatego też dla zespołów zaopatrzeniowych decyzja nie dotyczy po prostu spęczania na zimno czy obróbki skrawaniem. Odpowiednimi zmiennymi są wykorzystanie materiału, czas cyklu, tolerancja wymiarowa, przepływ włókien, trwałość narzędzia, operacje dodatkowe, wymagania kontrolne i roczne zapotrzebowanie.

 

 

 

Dlaczego kurs na zimno zmienia równanie produkcyjne

 

Toczenie CNC wytwarza styk lub nit poprzez usunięcie materiału z pręta lub drutu. Kucie na zimno wykorzystuje system stempla-i-matrycy do redystrybucji materiału w celu uzyskania wymaganej geometrii.

 

W przypadku nitu obrotowego pełnego, toczenie można rozpocząć od średnicy znacznie większej niż najmniejsza wykończona sekcja. Materiał usunięty podczas planowania, toczenia, rowkowania, fazowania i zmniejszania średnicy staje się odpadem obróbczym.

 

Kucie na zimno zbliża się do tej samej geometrii z przeciwnego kierunku: materiał jest raczej przemieszczany niż usuwany.

 

Czynnik inżynieryjny	Zimny ​​​​kierunek	Toczenie CNC
Podstawowy mechanizm materiałowy	Odkształcenie plastyczne	Usuwanie materiału
Wykorzystanie surowców-	Zwykle wysokie dla odpowiednich geometrii	Niższe, gdy wymagane jest znaczne usuwanie naddatku
Generacja chipów	Minimalny	Ciągłe/przerywane chipy
Główne oprzyrządowanie	Matryce główkowe + stemple	Narzędzia skrawające + osprzęt
Czas cyklu-przy dużej objętości	Bardzo krótki, wielo-stacji	Zależnie od kolejności cięcia
Przepływ włókien	Generalnie podąża za uformowaną geometrią	Przerwane przez obróbkę
Skalowalność produkcji	Złącze zimne-z wieloma stacjami	Wymagane równoległe maszyny CNC
Powtarzalność wymiarowa	Wysoka stabilizacja po procesie	Wysoka przy kontrolowanej obróbce
Wykończenie wtórne	Zależnie od aplikacji-	Często mniej operacji-związanych z formowaniem
Mechanizm zużycia narzędzia	Zużycie matrycy/stempla	Zużycie płytki/narzędzia
Najlepszy asortyment produkcyjny	Średnia do bardzo dużej głośności	Prototyp do średniej/dużej głośności
Elastyczność geometrii	Ograniczone wykonalnością formowania	Wysoki

 

Korzyść ekonomiczna staje się większa wraz ze wzrostem rocznego popytu. Komponent wymagający kilku operacji toczenia może zająć kilka sekund czasu wrzeciona na element, podczas gdy stabilizowany, wielostanowiskowy proces gnicia na zimno może wykonać kilka operacji formowania w jednym cyklu maszyny.

 

Przebieg procesu tłoczenia na zimno dla styków elektrycznych

 

Typowy proces nitowania ze srebrnymi nitami kontaktowymi na zimno może obejmować:

Prostowanie drutu i kontrolowane odcięcie-
Smarowanie i przygotowanie powierzchni
Pierwszy-etap przygnębienia
Wytłaczanie do przodu lub do tyłu
Formowanie głowy
Rozmiar trzpienia
Kalibracja końcowa
Kontrola-w trakcie procesu lub-po procesie
Łączenie srebrnego materiału stykowego tam, gdzie jest to wymagane
Obróbka lub czyszczenie powierzchni
Zautomatyzowane sortowanie i kontrola wymiarowa

W przypadku styków przekaźnika,-styków wyłącznika, elementów styczników i nitów pełnych dokładna kolejność zależy od stosunku średnicy łba, średnicy trzpienia, długości całkowitej, twardości materiału i wymaganego odkształcenia.

 

Tolerancja ±0,01 mm wymaga kontroli procesu, a nie tylko kontroli końcowej

 

Wymogi wymiarowe w okolicach ±0,01 mm nie powinny być traktowane jako problem związany wyłącznie z-kontrolą-końcową.

Stabilny proces kucia na zimno wymaga kontroli:

Średnica drutu
Owalność drutu
Długość odcięcia
Stan smaru
Geometria matrycy i stempla
Formowanie współczynnika redukcji
Twardość materiału
Wyrównanie maszyny
Temperatura narzędzia
Dokładność podawania

W przypadku krytycznych wymiarów kontaktowych inspekcja CMM może zweryfikować-pierwsze próbki i okresowe próbki produkcyjne, podczas gdy automatyczne mierniki mogą zapewnić szybszą 100% kontrolę wymiarową tam, gdzie wielkość produkcji uzasadnia inwestycję.

 

 

Formowanie prawie-net-zmniejsza straty cennego metalu

 

Materiały na styki elektryczne zawierające srebro-mogą mieć znacznie wyższe-koszty surowców niż zwykłe metale konstrukcyjne. Kiedy styk jest wytwarzany poprzez obróbkę skrawaniem, strata ekonomiczna nie ogranicza się do czasu pracy maszyny.

 

Usunięty materiał może zawierać:

Srebrny
Stop srebra
Miedź
Stop miedzi
Cenny-metalowy materiał kontaktowy

 

Kucie na zimno umożliwia umieszczenie materiału bezpośrednio w łbie i chwycie, zamiast wytwarzać równoważną ilość wiórów obróbczych.

 

Dlatego też wyrażenie „cięcie zerowe” należy rozumieć raczej jako koncepcję produkcyjną niż absolutne stwierdzenie: tłoczenie na zimno nie eliminuje dosłownie wszystkich możliwych strat materiałowych. Nadal występują-odcięcia, przycięcia, straty w narzędziach i odrzucone części. Odpowiednim miernikiem jest współczynnik wykorzystania materiału.

 

Praktyczne obliczenie to:

Zużycie materiału (%)=Masa gotowych części ÷ Masa surowca × 100

Na potrzeby modelowania kosztów zaopatrzenia liczbę tę należy obliczyć łącznie z czasem cyklu maszyny, ilością złomów, kosztem oprzyrządowania i kosztem procesu-wtórnego.

 

Miedź C1100 kontra mosiądz C2680: zachowanie podczas formowania ma znaczenie

Wybór materiału ma bezpośredni wpływ na wykonalność spęczania na zimno.

Własność / Rozważanie	Czysta miedź C1100	Mosiądz C2680
Zawartość miedzi	Większe lub równe 99,90% typowo	Stop Cu-Zn
Przewodność elektryczna	Bardzo wysoki	Niższa niż czysta miedź
Zastosowanie elektryczne	Szyny zbiorcze, części przewodzące, nośniki stykowe	Zaciski, elementy przewodzące konstrukcyjne
Plastyczność	Wysoki	Dobry, zależny-od stopu
Formowanie na zimno	Ogólnie korzystne	Ogólnie korzystne
Wytrzymałość po pracy na zimno	Zwiększa się	Zwiększa się
Opór elektryczny	Niżej	Wyższy
Typowe obawy związane z formowaniem	Utwardzanie/zacieranie	Utwardzanie/pękanie przez zgniot przy nadmiernej redukcji
Typowy priorytet wyboru	Przewodność	Wytrzymałość + odkształcalność + koszt

 

W przypadku elementów styków elektrycznych wybór materiału powinien opierać się na pełnej specyfikacji elektrycznej i mechanicznej, a nie na samej cenie materiału.

 

Geometria styków srebrnych musi być zaprojektowana w oparciu o przepływ tworzywa sztucznego

 

W projekcie zimnego kursu należy unikać nagłych-przekształceń przekroju poprzecznego, które powodują nadmierne lokalne odkształcenia.

Przegląd techniczny powinien uwzględniać:

 

Stosunek średnicy łba-do-trzpienia
Maksymalny współczynnik zdenerwowania
Redukcja wytłaczania
Promień narożnika
Geometria wejścia stempla
Kąt matrycy
Obróbka materiału-szybkość utwardzania
Kierunek przepływu-ziarna
Wymagana twardość końcowa
Obciążenie wyrzutowe

 

Przegląd DFM przed konstrukcją narzędzia może określić, czy proponowana geometria jest odpowiednia do gnicia na zimno w kontakcie z ciałem stałym, zamiast wtłaczania geometrii obrobionej do procesu formowania.

 

Poproś o bezpłatną ocenę i wycenę DFM

 

 

Ciągły przepływ włókien metalowych poprawia integralność mechaniczną

 

Obróbka przecina oryginalną strukturę ziaren. Spulchnianie na zimno odkształca plastycznie materiał, zachowując bardziej ciągły wzór przepływu włókien- wokół utworzonej geometrii.

 

To rozróżnienie staje się istotne, gdy solidny nit lub styk doświadcza:

 

Kompresja osiowa
Obciążenie ścinające
Siła nitowania
Powtórzony montaż elektryczny
Wibracja
Cykl termiczny

 

Ostateczne właściwości mechaniczne zależą od gatunku materiału, stanu początkowego, stopnia redukcji i historii odkształceń. Dlatego też kurs na zimno nie powinien być opisywany jako automatycznie „silniejszy” w przypadku każdego komponentu; korzyści inżynieryjne wynikają z kontrolowanej pracy na zimno i korzystnego przepływu materiału.

 

Utwardzanie przez zgniot zmienia twardość lokalną

Odkształcenie na zimno zwiększa gęstość dyslokacji w metalach ciągliwych. Wraz ze wzrostem odkształcenia plastycznego może wzrosnąć twardość i granica plastyczności, podczas gdy plastyczność maleje.

 

Na potrzeby kontroli produkcji twardość należy mierzyć w określonych miejscach, a nie używać pojedynczej wartości zbiorczej do reprezentowania całego komponentu.

 

Typowe metody-kontroli jakości mogą obejmować:

Badanie twardości Rockwella
Mikrotwardość Vickersa
Przekrój metalograficzny-
Kontrola wymiarowa CMM
Optyczna kontrola wymiarowa
Tam, gdzie ma to zastosowanie, próba rozciągania lub ścinania

W przypadku styków elektrycznych twardość należy również ocenić pod kątem rezystancji styku, wydajności nitowania i późniejszego zachowania podczas montażu.

 

Przepływ włókien należy sprawdzić metodą metalografii

 

W przypadku zastosowań o wysokiej-niezawodności przekrój metalograficzny-może ujawnić:

Ciągłość-przepływu włókien
Spękanie
Okrążenia
Wewnętrzne puste przestrzenie
Nadmierne odkształcenie
Defekty powierzchniowe-związane z matrycą
Separacja materiału
Nieprawidłowe odkształcenie ziarna

 

Ocena powinna być powiązana z rzeczywistym trybem awarii. Wizualnie akceptowalna powierzchnia zewnętrzna nie świadczy o wewnętrznej integralności metalurgicznej.

 

 

 

Jak wielo-stanowiskowy kolektor zimny osiąga wysoką przepustowość

 

Wielostanowiskowa-kombajnowa maszyna do spęczania na zimno dzieli sekwencję formowania pomiędzy kilka matryc i stempli.

Uproszczona sekwencja produkcji może wyglądać następująco:

Stacja 1 -odcięta-i początkowe zdenerwowanie
Stacja 2 - Preforma
Stacja 3 - Wytłaczanie lub redukcja średnicy
Stacja 4 - Formacja głowy
Stacja 5 - Ostateczny wymiar
Transfer - Automatyczny ruch części pomiędzy stacjami

Maszyna nie musi wykonywać wszystkich operacji formowania na jednym stanowisku. Zamiast tego przedmiot obrabiany przechodzi przez zsynchronizowane pozycje narzędzi.

 

W przypadku odpowiednich małych styków elektrycznych i solidnych nitów tempo produkcji może sięgać setek tysięcy do milionów-sztuk--na{2}}dzień, w zależności od prędkości maszyny, liczby gniazd/stacji, geometrii komponentów, materiału, konfiguracji oprzyrządowania, szybkości kontroli i czasu sprawności.

 

Zdolność produkcyjna to wynik matematyczny

Obliczenie produkcji nominalnej można wyrazić jako:

Dzienna wydajność=Skoków na minutę × 60 × Godziny pracy × Wgłębienia × Wydajność

 

Na przykład przy 100 skokach/minutę, 16 godzinach pracy i wydajności 95%:

100 × 60 × 16 × 0.95=91,200 sztuk/dzień

 

Dlatego też dzienne zapotrzebowanie na milion-sztuk nie może być uzasadnione samą szybkością maszyny. Może wymagać wielu maszyn, wielu wnęk, dłuższych godzin pracy, większej częstotliwości skoków lub kombinacji tych czynników.

 

To rozróżnienie ma znaczenie podczas audytów wydajności dostawców. W ramach zaopatrzenia należy wymagać zweryfikowanych danych dotyczących wydajności, a nie tylko nominalnej specyfikacji maszyny.

 

Trwałość narzędzia kontroluje całkowity koszt posiadania

 

Kucie na zimno powoduje przeniesienie części kosztów produkcji z narzędzi skrawających na matryce i stemple.

Monitorowanie-życia narzędzia powinno obejmować:

 

Liczba uderzeń
Dryf wymiarowy
Wady powierzchni
Pękanie lub odpryskiwanie
Siła wyrzutu
Masa części
Profil zużycia narzędzia
Okres wymiany zapobiegawczej

 

Proces, w którym można wyprodukować 1 milion sztuk dziennie, ale wymagający częstej, niekontrolowanej interwencji narzędzi, może mieć gorszy efektywny koszt niż wolniejszy i bardziej stabilny proces.

 

W przypadku produkcji zgodnej z IATF 16949 zarządzanie-życiem narzędzi powinno być połączone z planem kontroli, systemem konserwacji zapobiegawczej i monitorowaniem wydajności procesu.

 

Pobierz specyfikację projektu kontaktu na zimno

 

 

IATF 16949 i PPAP poziom 3 wymagają identyfikowalnego dowodu procesu

 

W przypadku samochodowych styków elektrycznych i powiązanych komponentów kwalifikacja dostawcy powinna uwzględniać nie tylko wygląd próbki.

 

Pakiet PPAP poziomu 3 może obejmować:

Zapisy projektowe
Dokumentacja zmian technicznych
Schemat przebiegu procesu
PFMEA
Plan kontroli
Studia MSA
Wyniki wymiarowe
Certyfikaty materiałowe
Wstępne badania procesu
Dane dotyczące możliwości
Zatwierdzenie wyglądu, jeśli ma to zastosowanie
Przykładowe części produkcyjne
Próbka wzorcowa
Specyficzne wymagania-klienta

 

W przypadku linii produkcyjnej przeznaczonej do tłoczenia na zimno PFMEA powinien w szczególności uwzględnić takie ryzyka, jak:

Nieprawidłowa średnica drutu
Nieprawidłowa klasa materiału
Zmiana-długości odcięcia
Zużycie stempla
Umrzeć nosić
Spękanie
Okrążenia
Zmiana średnicy główki
Zmiana średnicy trzpienia
Tworzenie się zadziorów
Zanieczyszczenie powierzchni
Nieprawidłowy materiał stykowy

Inspekcja CMM weryfikuje geometrię; Nie zastępuje możliwości procesu

 

Kontrola CMM jest skuteczna w przypadku złożonych cech geometrycznych, ale jakość produkcji wymaga strategii pomiarowej odpowiedniej dla danej cechy.

 

Charakterystyczny	Odpowiednia metoda kontroli
Długość całkowita	Automatyczny miernik/pomiar optyczny
Średnica główki	Wskaźnik optyczny/mikrometr
Średnica trzpienia	Wskaźnik powietrza/mikrometr
Koncentryczność	CMM / dedykowany miernik
Profil	CMM / układ optyczny
Twardość materiału	Rockwella/Vickersa
Wady powierzchni	Kontrola wzroku
Przepływ włókien	Sekcja metalograficzna
Skład materiału	Certyfikat spektrometru/dostawcy
Grubość powłoki	Pomiar XRF / metalograficzny

Sam system pomiarowy musi zostać zwalidowany. W przypadku programów motoryzacyjnych, przed wykorzystaniem danych pomiarowych do podjęcia decyzji dotyczących zdolności, należy rozważyć MSA i R&R.

 

Po uformowaniu należy sprawdzić działanie styku elektrycznego

 

Zgodność wymiarów mechanicznych nie oznacza automatycznie parametrów elektrycznych.

 

W zależności od konstrukcji styku walidacja może obejmować:

Rezystancja stykowa
Aktualna nośność
Wzrost temperatury
Wytrzymałość dielektryczna
Integralność spawania/lutowania
Nitująca siła wyciągania-
Siła ścinająca
Cykl termiczny
Badania korozji środowiskowej

 

W przypadku styków srebrnych materiał styków, powłoka lub interfejs kompozytowy oraz wykończona geometria muszą być oceniane jako kompletny układ elektryczny.

 

 

Duża objętość, stabilna geometria i oszczędność materiału sprzyjają schodzeniu na zimno

 

Pozycjonowanie na zimno jest zwykle preferowane, gdy:

Roczne zapotrzebowanie jest wysokie
Geometria nadaje się do odkształceń plastycznych
Zużycie materiałów ma duży wpływ na koszty
Wymagania wymiarowe są stabilne
Wymaganych jest wiele identycznych komponentów
Amortyzację narzędzi można rozłożyć na wielkość produkcji
Krótki czas cyklu jest priorytetem

 

Obróbka skrawaniem jest preferowana, gdy:

Geometria jest bardzo złożona
Objętość części jest niska
Oczekuje się częstych zmian w projekcie
Cech wewnętrznych nie można formować ekonomicznie
Ścisła kontrola wymiarowa wymaga rozległego usuwania materiału
Inwestycji w oprzyrządowanie nie da się uzasadnić

Matryca wyboru zamówień publicznych

Wymóg	Zimny ​​​​kierunek	Obróbka CNC
Ilość prototypu	△	◎
1000 szt	△	◎
100 000 szt	◎	○
1 milion szt	◎	△
10 milionów szt	◎	△
Złożona geometria	△	◎
Wykorzystanie materiału	◎	△
Produkcja-z dużą szybkością	◎	○
Zachowanie-przepływu włókien	◎	△
Niska inwestycja w oprzyrządowanie	△	◎
Stabilna produkcja masowa	◎	○
Częste zmiany techniczne	△	◎

 

Prawidłowa decyzja powinna opierać się na całkowitym koszcie dostarczonych komponentów, a nie samej cenie obróbki za sztukę.

 

Model zakupów powinien obejmować:

Całkowity koszt=Materiał + formowanie/obróbka + oprzyrządowanie Amortyzacja + operacje dodatkowe + kontrola + złom + pakowanie + logistyka

To obliczenie często zmienia wynik-wyboru dostawcy-styków elektrycznych zawierających srebro.

 

 

Od przeglądu DFM do masowej produkcji

 

Kontrolowane wprowadzenie dostawcy może przebiegać według następującej sekwencji:

Zapytanie ofertowe → Przegląd rysunków → Analiza DFM → Potwierdzenie materiału → Projekt narzędzia → Próbki T1 → Walidacja wymiarowa → Weryfikacja metalograficzna → Zdolność procesu → PPAP → Produkcja masowa

Przed wyprodukowaniem narzędzia dostawca powinien potwierdzić:

Gatunek i temperament materiału
Średnica drutu
Gotowe wymiary
Tolerancje krytyczne
Wymagania dotyczące rezystancji styków
Wymagania dotyczące powierzchni
Roczny popyt
Ilość w opakowaniu
Częstotliwość kontroli
Wymagania PPAP
Charakterystyka specjalna

W przypadku zastosowań motoryzacyjnych i energetycznych wymagania te należy zamrozić przed wypuszczeniem narzędzi do masowej-produkcji.

 

Dlaczego głębokość produkcji dostawcy ma znaczenie

 

Producent styków elektrycznych posiadający własne możliwości w zakresie tłoczenia na zimno, tłoczenia, spawania i{0}}produkcji materiałów kontaktowych może ograniczyć liczbę interfejsów między oddzielnymi dostawcami.

Na przykład komponent może łączyć:

Rdzeń z-zimnej miedzi lub{1}}stopu miedzi
Materiał styków srebrny
W-nitowaniu matrycowym
Lutowanie oporowe srebrem
Precyzyjne tłoczenie
Obróbka powierzchni
Zautomatyzowana inspekcja

 

Połączenie tych operacji w ramach kontrolowanego systemu produkcyjnego może uprościć identyfikowalność i własność procesu.

 

W przypadku projektów obejmujących srebrne nity kontaktowe ze spękaniem zimnym dostawca powinien być oceniany pod kątem rzeczywistych możliwości produkcyjnych, inżynierii narzędzi, kontroli materiałów, walidacji procesu i zapisów z inspekcji-, a nie tylko pod kątem możliwości dostarczenia próbek prototypów.

 

 

Dane techniczne wymagane do dokładnej wyceny

Gotowe zapytanie ofertowe-do produkcji powinno zapewniać:

Rysunek 2D z krytycznymi tolerancjami
Model CAD 3D
Specyfikacja materiału
Materialny temperament
Średnica główki
Średnica trzpienia
Długość całkowita
Specyfikacja materiału kontaktowego
Grubość kontaktu
Wymagane parametry elektryczne
Obróbka powierzchni
Roczny wolumen
Prognoza miesięczna
Ilość prototypu
Poziom PPAP
Wymóg opakowania
Obowiązujące standardy klienta

 

W przypadku nowego projektu zaopatrzenia w Chinach na zimno, dostarczanie rocznej ilości i specyfikacji materiałów na etapie wyceny jest szczególnie ważne, ponieważ strategia oprzyrządowania i konfiguracja linii produkcyjnej-zależą bezpośrednio od popytu.

 

 

Ile czasu zajmuje PPAP poziom 3 dla:Srebrny nit kontaktowy z nacięciem zimnym?

Typowy harmonogram PPAP poziomu 3 zależy od zatwierdzenia rysunku, kompletacji oprzyrządowania, walidacji T1, możliwości wymiarowych i-specyficznych wymagań klienta. Ostateczny termin powinien zostać potwierdzony po przeglądzie DFM i udostępnieniu narzędzi.

 

W jaki sposób gwarantuje się trwałość matrycy do spęczania na zimno w przypadku-masowej produkcji nitów pełnych?

Żywotność matrycy należy ustalić na podstawie udokumentowanej historii-skoków, monitorowania tendencji wymiarowych, limitów zapobiegawczej wymiany i kontroli-zużycia narzędzia. Dostawca powinien dostarczyć zweryfikowane dane dotyczące-życia narzędzia, a nie nieobsługiwany numer okresu użytkowania.

 

Jaki jest typowy czas realizacji T1 w przypadku nowego-zimnego styku elektrycznego?

Czas T1 zależy od geometrii, dostępności materiałów i złożoności narzędzi. Praktyczna wycena powinna oddzielać projekt oprzyrządowania, produkcję narzędzi,-pierwsze formowanie, kontrolę i czas poprawek technicznych, a nie przedstawiać jednego nieobsługiwanego czasu realizacji.