Nejlepší techniky přesného ražení kovů pro řešení kovových dílů senzorů

Drobná, nepatrná chyba – pouhý jediný mikron chyby v kovové části senzoru – a přesnost celého systému jde pryč. A když chrlíte miliony těchto dílů, zvolená technika ražení buď tuto přesnost zafixuje, nebo ji s každým jednotlivým zdvihem lisu nechá sklouznout.

Většina výrobců používá pouze jednu metodu ražení a funguje to víceméně, dokud se neobjeví nový design senzoru, který vyžaduje užší tolerance, tenčí materiály nebo nějaké vážně složité geometrie, se kterými si staré uspořádání ani nedokáže poradit. Správná... přesné ražení kovů Technika je ta, která odpovídá části, ne naopak.

Zde je to, co budeme probírat:

●   Progresivní vysokorychlostní ražení – jak ji používáme k výrobě kovových dílů senzorů s přesností ±0,01 mm

●   Jemné zaslepení – pro senzorové komponenty, které potřebují pouze čisté, hladké hrany bez poškrábání

●   Kombinované lisování – pro snadno ovladatelné díly senzorů, účinnost jednoho zdvihu

●   Čtyřskluzové ražení – pro super složité kovové díly senzorů malých rozměrů se všemi druhy složitých ohybů

●   Hluboké tažení – pro pouzdra senzorů a kryty, které vyžadují bezešvé a zcela jednotné stěny

Každá z těchto technik přináší své vlastní jedinečné silné a slabé stránky pro přesné ražení senzorů a v následujících částech podrobně rozebereme nejvhodnější aplikace a silné a slabé stránky každé z nich.

Progresivní vysokorychlostní ražení pro senzory

Pokud konstrukce senzoru vyžaduje miliony identických kovových dílů s přesností na submilimetr, je progresivní vysokorychlostní ražení volitelnou metodou. Kovový pás se pohybuje řadou stanic uvnitř jediné matrice a každá stanice provádí jinou operaci: řezání, ohýbání, ražení nebo mělké tažení. Díl nabývá tvaru krok za krokem, stanici po stanici, aniž by opustil lis.

Toto je technika, na které Fortuna vybudovala svou výrobu kovových dílů ze senzorů, a kterou podporuje 85 vysokorychlostních děrovacích strojů, které dosahují rychlosti až 1 200 zdvihů za minutu.

Co to umožňuje senzorům

Komponenty senzorů vyžadují konzistenci v každé jednotce. Progresivní lisování v zápustkách toho dosahuje tím, že všechny tvářecí operace jsou uzamčeny v jednom nastavení zápustky, což eliminuje variabilitu procesu.

Kde se to nejlépe hodí

Ne každá součástka senzoru tuto techniku ​​potřebuje, ale pro správné aplikace se jí nic jiného nepřibližuje, co se týče nákladů na jednotku a propustnosti.

●   Razítkové svorky a konektory , které přenášejí elektrické signály mezi senzorovými prvky a regulátorem

●   Rámy vývodů , které poskytují strukturální páteř pro balení senzorových čipů

●   Kontakty kovových šrapnelů a pružin , které vyžadují opakovatelnou elasticitu napříč každým kusem

●   Stínící pouzdra , která blokují elektromagnetické rušení a ovlivňují odečty senzorů

●   Vodivé plechy a přípojnice , které vedou proudové cesty uvnitř sestav senzorů

Největší výhodou je zde přesnost raznice v kombinaci se stabilitou lisu . Pokud jsou obojí správně nastaveny, přesné ražení kovu pomocí progresivních raznic vytváří díly bez otřepů, které během montáže senzoru pevně těsní. To je důležité, protože i malý otřep na pouzdře senzoru může narušit těsnění, propustit vlhkost a časem ovlivnit naměřené hodnoty senzoru.

Pro výrobce, kteří objednávají velkoobjemové kovové díly senzorů v automobilovém průmyslu, telekomunikacích nebo spotřební elektronice, udržuje progresivní lisování zápustkami nízké jednotkové náklady a zároveň zachovává tolerance, kterým jiné vysokorychlostní metody obtížně odpovídají.

Jemné zaslepení zajišťuje čistší hrany součástí senzoru

Standardní ražení zanechává podél řezné hrany kovového dílu drsnou smykovou zónu. Pro většinu aplikací je to přijatelné. U senzorových komponent, které musí lícovat s těsnicími plochami nebo přesně lícovat s jinými mikrosestavami, se tato drsná hrana stává problémem, který je nutné v sekundární operaci obrábět.

Přesné řezání eliminuje tento krok navíc. Během procesu řezání působí trojitá síla : upínací síla zajistí materiál na místě, protirazník podepře díl zespodu a hlavní razník prorazí plech. Výsledkem je díl s plným, čistě stříhaným okrajem po celé tloušťce s tolerancemi od ±0,01 mm do ±0,02 mm .

Jak se liší od standardního ražení

Rozdíly jsou mechanické, nikoli kosmetické. Zatímco konvenční lis láme materiál v polovině řezu, jemné střihání řídí smyk po celou dobu. To vám dává:

●   Plně čisté střižné hrany bez lomové zóny, což znamená žádné sekundární odjehlení nebo broušení

●   Rovinnost po vyražení , která eliminuje potřebu samostatné nivelační operace

●   Geometrie sítě na složitých profilech, jako jsou ozubená kola a vzory enkodérů

●   Přesnější rozměrová kontrola na samotném řezném povrchu, kterou standardní ražení nedokáže konzistentně zajistit

Nevýhodou je rychlost. Lisy na přesné střihání běží pomaleji než vysokorychlostní progresivní sestavy a nástroje jsou složitější. Hodí se tedy pro středně objemové obrábění kovových dílů se senzory, kde přesnost hran převažuje nad hrubou propustností.

Největší výhody senzorových aplikací

Jemné řezání si zaslouží své místo, když má lisovaný díl funkční hranu , což znamená, že samotný řezný povrch hraje roli v tom, jak senzor funguje nebo jak se těsní.

●   Kotouče kodéru , u kterých profil hrany přímo ovlivňuje přesnost signálu během otáčení

●   Sedla membrány tlakového senzoru , která vyžadují dokonale rovnou dosedací plochu pro těsné utěsnění

●   Součásti senzorů ve tvaru ozubeného kola s profily zubů, které je třeba lisovat do síťového tvaru bez nutnosti následného zpracování

●   Montážní desky a konzoly pro ADAS a automobilové senzory, kde rozměrová konzistence ovlivňuje zarovnání

Pokud v současné době razíte součástku senzoru a poté ji posíláte na sekundární broušení nebo odhrotování, aby se začistily hrany, přechod na jemné střihání by mohl snížit celkové náklady na součástku.

Samotný krok ražení je dražší, ale z výrobního procesu se vyřazuje celá druhotná operace. přesné ražení pro senzory které se spoléhají na integritu těsnění nebo přesnost otáčení, což představuje významný nárůst jak kvality, tak i nákladové efektivity.

Kombinované lisování pro efektivitu jednoho zdvihu

Zatímco progresivní matrice posouvají pás přes více stanic, kombinovaná matrice provede veškerou práci jedním tahem na jedné stanici . Razník se spustí dolů a díl vyjde plně tvarovaný: nařezaný, proražený a tvarovaný v jediném lisovacím cyklu. Žádný posuv pásu, žádný přesun mezi stanicemi, žádné sekvenční zpracování.

Díky tomuto přístupu s jedním zdvihem je lisování složených forem velmi vhodné pro kovové díly senzorů, které mají relativně jednoduchou geometrii, ale vyžadují přesnou soustřednost a polohovou přesnost mezi prvky.

Proč to výrobci senzorů používají

Složené matrice vyrábějí díly, u kterých je každý prvek vytvořen současně, což znamená, že prostorový vztah mezi otvorem, výřezem a vnějším profilem zůstává dokonale zarovnaný od prvního dílu do posledního. To je důležité pro kovové díly senzorů, kde poloha montážního otvoru vzhledem k signálové dráze ovlivňuje, jak senzor odečítá údaje.

Tato technika funguje nejlépe, když:

●   Geometrie součásti zahrnuje řezání a propalování v jedné rovině bez složitých ohybů nebo tažení.

●   Potřebujete vysokou přesnost polohy mezi vnitřními prvky a vnějším profilem

●   Objemy výroby jsou mírné a náklady na nástroje na díl musí zůstat nízké.

●   Materiál je plochý plech o tloušťce od 0,2 mm do 4 mm.

Díly senzoru, které pasují k této metodě

Složené lisování do matrice dobře zvládá specifickou kategorii senzorových komponent, zejména ty, které jsou ploché nebo téměř ploché s více děrovanými prvky.

●   Kryty senzorů s přesně umístěnými větracími nebo signálními otvory

●   Ploché pružinové kontakty , kde umístění otvoru určuje elektrickou kontinuitu

●   Distanční kroužky a podložky se používají ve sloupcích senzorů, které vyžadují kontrolovanou tloušťku a soustřednost.

●   Jednoduché stínící vložky , které blokují rušení bez složitého 3D tvarování

Pokud konstrukce kovového dílu vašeho senzoru nevyžaduje ohýbání, tažení ani víceosé tváření, je jeho protlačování progresivní matricou zbytečné. Zaplatíte za složitost nástrojů, které nepotřebujete. Složená matrice snižuje náklady na nástroje a zároveň poskytuje přesnost polohování, kterou přesné ražení kovů vyžaduje pro sestavy senzorů. Je to řešení správné velikosti pro díl se správnou složitostí.

Čtyřskluzová ražba zvládá složité ohyby v těsných prostorech

Většina lisovacích strojů působí silou z jednoho směru: shora dolů. Stroj se čtyřmi suporty funguje jinak. Používá čtyři posuvné nástroje, které se k obrobku přibližují z více směrů a ohýbají a tvarují kov horizontálně a vertikálně v rychlém sledu. Každý suport lze časově nastavit nezávisle, což otevírá možnosti kombinací ohybů, které jednoosý lis fyzicky nedokáže vytvořit.

U kovových dílů senzorů, které v malém prostoru obsahují více ohybů, zkroucení nebo pružinových prvků , je čtyřskluzové ražení často jedinou praktickou možností, která nevyžaduje sekundární ruční obrábění.

Kde si zaslouží své místo ve výrobě senzorů

Tato technika vyniká u malých, složitých dílů vyrobených z tenkých pásů, obvykle o tloušťce menší než 2 mm. Konstrukce senzorů se s každou generací produktu zmenšují a čtyřskluzové ražení s tímto trendem drží krok, aniž by byla obětována opakovatelnost.

Mezi typické kovové součásti senzorů vyrobené tímto způsobem patří:

●   Pružinové svorky a kontakty baterie uvnitř nositelných senzorových zařízení

●   Vícenásobně ohybné stínicí jazýčky EMI, které se ovíjejí kolem senzorových modulů

●   Tvarované drátěné kontakty pro teplotní a přibližovací senzory

●   Miniaturní držáky se složenými úhelníky, které drží snímací prvky na místě

Čtyřskluzové ražení produkuje ve srovnání s postupným lisováním velmi málo odpadu materiálu, protože pracuje s úzkým pásem a nepotřebuje nosnou mřížku, kterou postupné lisování vyžaduje. Pokud jsou vaše kovové díly senzorů malé a mají velký objem, samotná úspora materiálu může vyvážit investici do nástrojů.

Spojte to se schopností vytvářet složité ohyby v jednom průchodu a získáte přesnou metodu ražení vytvořenou pro ten druh mikrosoučástí, na kterých se moderní senzory spoléhají.

Hluboké tažení vytváří bezešvá pouzdra senzorů

Každý senzor, který bude pracovat v náročném prostředí, bude potřebovat kryt, který chrání před vlhkostí, prachem a korozivními látkami – žádná „kdyby“, „a“ ani „ale“. Svařované nebo vícedílné kryty zavádějí švy a švy jsou slabým místem, které jen čekají na vznik. Hluboké tažení řeší tento problém tím, že z jednoho plochého kovového polotovaru vytvoří bezešvý trojrozměrný obal pomocí série pečlivě řízených tažení.

Razník vtáhne kovový polotovar do dutiny nástroje a natáhne ho do tvaru misky nebo krabice, aniž by se materiál byť jen trochu zlomil. Při správném provedení má hotový díl rovnoměrnou tloušťku stěny, žádné svarové linie a žádné spoje , které by mohly selhat vlivem tlaku nebo vibrací, a to je to nejdůležitější.

Rozdělení procesu do snadných kroků

1. Plochý kovový polotovar se nařeže na vypočítaný průměr na základě konečných rozměrů dílu.

2. Držák polotovaru upíná vnější okraj a řídí tok materiálu během procesu tažení.

3. Razník se spustí dolů a vtáhne polotovar do dutiny matrice, čímž vytvoří počáteční tvar kalíšku.

4. U dílů, které potřebují větší hloubku, postupně protáhněte kalíšek hlouběji, aniž by se stěny ztenčily nad rámec tolerančních mezí.

5. Konečné začištění neboli žehlení dosáhne tloušťky stěny a povrchové úpravy přesně tam, kde je potřeba, aby splňovaly specifikace.

Aplikace senzorů, které se hodí k této technice

Hluboké tažení je ideální pro kovové součásti senzorů, které vyžadují uzavřený, ochranný tvar bez jakýchkoli švů, které by ohrozily strukturální integritu.

●   Pouzdra tlakových senzorů , která jsou určena pro prostředí s vysokým tlakem PSI, kde by svarový šev představoval riziko.

●   Válcové kryty senzorů pro průmyslové teplotní a průtokové senzory, které jsou vystaveny chemikáliím nebo extrémnímu teplu.

●   Automobilové senzory , které chrání snímací prvky uvnitř motorového prostoru před olejem, chladicí kapalinou a vibracemi.

●   Pouzdra lékařských senzorů mají hladký a bezešvý vnitřek, který zabraňuje kontaminaci a zjednodušuje sterilizaci.

Hluboké tažení je při výběru materiálu důležitější než kdekoli jinde.

Ne každý typ kovu je vhodný pro hluboké tažení a materiál musí mít vysokou tažnost a příznivý limitní tahový poměr (LDR), aby prošel několika fázemi tažení bez praskání. Pro kovové díly senzorů jsou nejčastěji taženými materiály:

●   Nerezová ocel (SUS304L, SUS316L) pro prostředí senzorů náchylná ke korozi.

●   Hliníkové slitiny (AL5052, AL6061) pro lehké kryty senzorů v leteckém průmyslu a elektromobilech.

●   Fosforový bronz (C5191) pro kryty senzorů, které také vyžadují elektrickou vodivost.

●   Mosaz (H62, H68) pro konektory senzorů a tělesa sedel ventilů, která vyžadují obrobitelnost po tváření.

Výběr správné techniky pro váš senzor

Pokud jde o přesné lisování kovových dílů senzorů, neexistuje univerzální řešení – a to je dobře. Vaši velkoobjemovou výrobu máte pokryté vysokorychlostním progresivním lisováním v zápustce – je to jasná volba pro bleskovou rychlost a neochvějnou konzistenci. Pokud má ale řezná hrana skutečně ovlivnit výkon senzoru, je tou správnou cestou jemné lisování.

Lisování v kombinovaných razicích nástrojích zjednodušuje práci s díly, které nemusí být příliš složité – ploché profily jsou s touto metodou hračkou. A pokud máte co do činění s díly, které mají složité mikroohyby, na které se jednoosé lisy prostě nedostanou, je čtyřskluzové lisování tou nejlepší volbou. Pak je tu hluboké tažení – umožňuje vytvářet bezešvá pouzdra, která chrání i ty nejcitlivější snímací prvky před povětrnostními vlivy.

Všechno se točí kolem položení několika klíčových otázek:

●   Jaký tvar bude mít tvá součástka?

●   Jaké tolerance vyžaduje váš návrh senzoru?

●   Chcete vyrábět velké množství dílů nebo malou sérii?

●   Potřebuje váš díl nějakou seriózní práci na hranách, bezešvý plášť nebo možná nějaké efektní vícesměrné ohyby?

Získejte tyto odpovědi a můžete si vybrat správnou techniku ​​pro danou práci. Nekomplikujte jednoduché části příliš a nezanedbávejte ty složité nesprávným přístupem.

NaFortuna , zdokonalovali jsme naše přesné ražení kovů hrajeme hru již více než 20 let – a my máme odpovídající know-how. Naše vysokorychlostní progresivní matrice jsou tak dokonalé, že dokáží dosáhnout tolerancí až ±0,01 mm na ne méně než 85 lisech. A pokud chcete nechat si vylisovat díly senzorů a potřebujete odbornou radu, která metoda je pro váš návrh nejlepší, náš technický tým je vám vždy k dispozici .