Kovové lisované díly na zakázku: Průvodce návrhem

Kovové lisované díly na zakázku se používají v případech, kdy je třeba vyrobit kovový díl s opakovatelnou geometrií, kontrolovanými náklady při sériové výrobě a stabilní kvalitou v průběhu mnoha výrobních sérií. Pro inženýry a technické nákupčí není klíčovým rozhodnutím pouze to, zda lze daný díl lisovat. Důležitější otázkou je, zda je lisování správným procesem pro daný materiál, geometrii, tolerance, objem výroby, povrchovou úpravu a systém kvality.

Lisování kovů může být velmi efektivní při výrobě držáků, svorek, spon, kontaktů, stínítek, krytů a tvarovaných skříní. Může se však stát nákladným nebo riskantním, pokud je objem výroby malý, geometrie dílu není pro lisování vhodná, jsou stanoveny příliš přísné tolerance nebo nejsou včas zohledněny následné operace.

Tato příručka se zaměřuje na proveditelnost, konstrukční omezení, výběr výrobního procesu, rizika spojená s dodávkami a praktické hodnocení dodavatelů v oblasti zakázkové výroby lisovaných kovových dílů.

Co jsou to kovové výlisky na zakázku a proč jsou důležité?

Co jsou to kovové výlisky na zakázku?

Kovové výlisky na zakázku jsou součásti vyráběné tvářením plochého plechu, obvykle z role nebo polotovarů, v lisu za použití sady nástrojů a forem. Forma určuje tvar dílu. Lis vyvíjí sílu. V závislosti na konstrukci může tento proces kov řezat, ohýbat, děrovat, tažit, ražit, reliéfovat nebo tvarovat do konečné geometrie.

Pojem “na zakázku” znamená, že daný díl je vyroben podle konkrétního výkresu, CAD modelu, specifikace materiálu, povrchové úpravy a výrobních požadavků. Nejedná se o sériově vyráběný lisovaný díl z katalogu. Výrobní nástroje se obvykle navrhují přímo pro daný díl.

Vlastní lisování kovů se nejvíce vyplatí v případech, kdy je třeba vyrobit stejný díl v mnoha exemplářích se stálými rozměry. Náklady na výrobní nástroje se hradí předem, ale při dostatečně vysokém objemu výroby může tento proces snížit náklady na jeden kus. Právě proto je lisování běžně využíváno v automobilovém průmyslu, elektronice, při výrobě domácích spotřebičů, zdravotnických přístrojů a průmyslových výrobků.

Běžné typy lisovaných dílů: držáky, kontakty, svorky, spony, kryty a skříně

Mezi běžné díly vyráběné lisováním na zakázku patří:

• Montážní držáky a upevňovací prvky
• Elektrické kontakty a svorky
• Pružinové spony a zajišťovací spony
• Stínění proti elektromagnetickému rušení (EMI) a rádiovému rušení (RFI)
• Kontakty baterie a součásti související se sběrnicí
• Kryty, rámy a malé skříně
• Podložky, distanční vložky, výstupky a tvarované plechy
• Hlubokotažené kelímky, plechovky a pláště

Tyto díly často vypadají jednoduše, ale i drobné detaily mohou mít zásadní vliv na rozhodnutí týkající se výroby. Držák se dvěma ohyby a několika otvory se možná snadno lisuje. Tenká svorka z měděné slitiny s raženými kontaktními plochami, tvarovanými pružinovými rameny, přísnými požadavky na odstranění otřepů a požadavky na povrchovou úpravu však může vyžadovat použití postupového nástroje, monitorování přímo v lisovacím nástroji a podrobné plánování kontroly.

Typ dílu je důležitý, protože každý prvek zvyšuje zatížení nástroje a představuje riziko pro výrobní proces. Otvory ovlivňují životnost razníku. Ohyby způsobují zpětný pružný posun. Tažené stěny se mohou zvrásnit nebo ztenčit. Směr otřepů může ovlivnit montáž nebo elektrickou funkčnost. Tyto detaily je nutné zkontrolovat ještě před vyrobením nástroje.

Proč jsou důležité opakovatelnost, velkosériová výroba a přísná kontrola procesů

Mezi hlavní výhody lisování kovů patří opakovatelnost, rychlost a kontrola nákladů při velkosériové výrobě. Dobře navržená lisovací forma dokáže v rámci jednoho lisovacího cyklu kombinovat několik operací. Například postupová lisovací forma může provádět vysekávání, děrování, tváření, ražbu a odřezávání součásti, zatímco se pásový materiál posouvá skrz nástroj.

Tato opakovatelnost je důležitá v případě, že se díly používají v automatizované montáži, v systémech elektrických kontaktů, v sestavách souvisejících s bezpečností nebo v regulovaných výrobcích. I malé rozměrové odchylky mohou způsobit problémy při montáži nebo poruchy v provozu. Řízení procesu je důležité také proto, že lisovací nástroje se časem opotřebovávají. Pokud není nástroj řádně udržován, může docházet k odchylkám ve výšce otřepů, velikosti otvorů, úhlu ohybu a rovinnosti.

Údaje z trhu rovněž ukazují, proč je tento proces i nadále důležitý. Zveřejněné odhady se liší v absolutních hodnotách, protože výzkumné společnosti definují trh odlišně, avšak nejnovější prognózy obecně ukazují růst v oblasti lisování kovů v řádu středních jednociferných čísel. Jeden odhad uvádí, že celosvětový trh s lisováním kovů dosáhne v roce 2024 hodnoty US$434,8 miliardy a do roku 2030 by měl dosáhnout US$556,2 miliardy při průměrném ročním tempu růstu (CAGR) 4,2%. Jiný odhad uvádí hodnotu trhu v roce 2025 na $259,35 miliardy USD a do roku 2034 předpokládá $377,45 miliardy USD při CAGR 4,26%. Přesná hodnota je méně užitečná než samotný trend: lisování zůstává vyspělým výrobním procesem s velkými objemy, který je podporován poptávkou ze strany automobilového průmyslu, odvětví elektromobilů, elektroniky, systémů HVAC, domácích spotřebičů a průmyslu.

Tabulka: Díly lisované na zakázku vs. standardní lisované díly vs. plechové konstrukce

Lze vaši součástku vyrobit lisováním kovů?

Je možné vyrobit můj díl jako zakázkový lisovaný díl?

Díl je vhodným kandidátem pro zakázkové lisování kovů, pokud se vyrábí z plechu a lze jej vytvořit pomocí řezacích a tvářecích operací. Konstrukce by měla mít opakovatelný plochý vzor nebo rozložení v pásu, materiál, který lze tvářet bez vzniku trhlin, a výrobní objem dostatečně vysoký, aby ospravedlnil pořízení lisovacích nástrojů.

Vhodnými kandidáty jsou díly vyrobené převážně z plechu, které mají opakující se děrované a tvarované prvky, stabilní poptávku a konstrukční záměr, u něhož je nepravděpodobné, že by se po uvolnění nástrojů změnil. V případě velkosériové výroby můžete prozkoumat naše možnosti v oblasti služby v oblasti zakázkového lisování kovů posoudit, zda je váš návrh vhodný pro výrobu pomocí lisovacích nástrojů. Hranicní případy obvykle kombinují složitou tvarovou geometrii, náročné povrchové úpravy, rozsáhlé dodatečné úpravy nebo nejistý objem výroby. Nevhodné jsou díly s častými změnami návrhu, velmi malým objemem výroby, prvky vyžadujícími zásadní opravy po lisování nebo geometrií, která se lépe hodí pro obrábění, svařování, odlévání či jiný proces.

Vhodní uchazeči často splňují následující kritéria:

• Rovnoměrná tloušťka plechu
• Opakující se vzory otvorů nebo štěrbin
• Ohyby, výstupky, zářezy, reliéfy nebo ražené plochy
• Malé až střední velikosti
• Vysoká roční poptávka
• Potřeba zajistit jednotnou kvalitu napříč mnoha součástmi

Lisování dílů se stává obtížnějším, pokud vyžadují 3D geometrii s tlustými stěnami, podříznutí, která nelze vytvořit pomocí lisovací formy, velmi hluboce tažené prvky, složité obráběné povrchy nebo extrémně úzké tolerance u mnoha navzájem nesouvisejících prvků. V takových případech může být vhodnější volbou obrábění, odlévání, ruční výroba nebo aditivní výroba.

Jak tloušťka materiálu ovlivňuje přesnost lisovaných kovových dílů

Tloušťka materiálu ovlivňuje řeznou sílu, ohybovou sílu, pružné zpětné tvarování, tvorbu otřepů, deformaci a minimální velikost prvků. Zpracování tenkého materiálu může být náročné, protože malé otvory, úzké příčky a jemné hrany jsou náchylnější k tvorbě otřepů a deformaci. Silný materiál vyžaduje vyšší lisovací sílu a odolnější nástroje. Může také omezovat velikost drobných prvků, protože razníky musí být dostatečně pevné, aby odolaly opakovaným úderům.

To, jak tloušťka materiálu ovlivňuje přesnost lisovaných kovových dílů, závisí na několika faktorech:

• Silnější materiál zvyšuje zatížení při tváření.
• Tenký materiál se po řezání nebo tváření může snáze zdeformovat.
• Velikost otvoru, šířka drážky a šířka výstupku by měly být posuzovány s ohledem na tloušťku.
• Velikost frézy a stav jejího ostří nabývají na významu, pokud jsou obráběné prvky malé.
• Poloměr ohybu a ohybová rezerva musí odpovídat materiálu a tloušťce.

V pokynech k návrhu obsažených v předloženém výzkumu se uvádí, že šířka zářezů a štěrbin by měla být alespoň 1,5násobkem tloušťky materiálu a že poloměry rohů o velikosti alespoň 0,5násobku tloušťky mohou snížit poškození nástroje a množství zmetků. Jedná se o užitečné počáteční kontroly návrhu, nikoli o univerzální záruky. Konečné meze závisí na jakosti materiálu, stavu tvrzení, geometrii dílu a konstrukci lisovací formy.

Konstrukční omezení pro hlubokotažené lisované kovové díly

Hlubokotažené lisované kovové součásti se vyrábějí tažením plechu do dutiny lisovací formy za účelem vytvoření tvaru připomínajícího misku, plášť, plechovku nebo kryt. Tento proces může snížit počet svařovaných dílů a umožnit vytvoření hladkých tvarů, má však svá omezení. Tvarovatelnost materiálu a meze tváření při hlubokém tažení se obvykle posuzují podle norem, jako jsou například ISO 12004-1 – mezní křivky tváření plechů, které stanovují, jak se měří mezní hodnoty deformace za účelem předpovědi zúžení a lomu při lisovacích operacích.

Mezi konstrukční omezení při hlubokém tažení lisovaných kovových dílů patří ztenčení materiálu, tvorba vrásek, trhání, deformace okrajů a nerovnoměrná tloušťka stěny. Na úspěšnost procesu mají vliv hloubka tažení, poloměr rohů, tvar polotovaru, mazání a tvárnost materiálu. Nerezová ocel, hliník a vysokopevnostní oceli mohou vyžadovat odlišné vůle lisovacích nástrojů, poloměry a fáze tváření.

U hlubokotažených dílů je třeba věnovat pozornost také následným operacím. Po tažení může být nutné ořezávání, děrování, tvarování přírub, čištění, tepelné zpracování nebo povrchová úprava. Pokud je tažný poměr příliš vysoký nebo má díl ostré přechody, může být zapotřebí více tažných kroků nebo jiný proces.

Kdy není lisování kovů vhodné pro malosériovou výrobu

Lisování kovů se často nehodí pro malosériovou výrobu, kdy se nevyplatí pořizovat speciální nástroje. Pro malé série může být vhodnější laserové řezání, ohýbání na ohýbačce, obrábění nebo jednoduchá montáž, protože tyto metody vyžadují méně nástrojů vyrobených na míru.

Problémem není velikost dílu. I na výrobu maličké konzoly může být zapotřebí drahá lisovací forma, pokud má několik ohybů, úzké polohy otvorů nebo postupné operace. Zprávy uživatelů z technických a výrobních fór často poukazují na tento problém: kupující jsou překvapeni, když je u malého dílu odhadovaná cena nástrojů vysoká. Důvodem je, že lisovací forma musí být i tak navržena, vyrobena, vyzkoušena, seřízena a udržována.

Lisování lze stále zvážit i při nižším objemu výroby, pokud díl vyžaduje zvláštní opakovatelnost, pokud se v budoucnu objem výroby zvýší nebo pokud nelze lisovaný tvar kvalitně vyrobit jinými metodami. Pokud se však konstrukce často mění, roční poptávka je nejistá nebo je díl potřebný rychle v malých sériích, může lisování zvýšit náklady a představovat riziko v podobě delších dodacích lhůt.

Jak funguje zakázkové lisování kovů – od návrhu lisovací formy až po výrobu

Progresivní lisování vs. transferové lisování u složitých dílů

Progresivní lisování a transferové lisování jsou dva běžné postupy pro výrobu složitých kovových lisovaných dílů na zakázku.

Při lisování s postupovým nástrojem se svitkový materiál posouvá přes řadu stanic. Každá stanice provádí jednu nebo více operací a díl zůstává připojený k pásu až do poslední stanice. Tento přístup se často používá při sériové výrobě malých až středně velkých součástek, jako jsou elektrické svorky, kontakty, spony, držáky a stínítka.

Při lisování s přenosovým nástrojem se díl oddělí od pásu dříve a mezi jednotlivými stanicemi se přepravuje pomocí mechanických přenosových systémů. Tato metoda je vhodná pro větší nebo hlouběji tvarované díly, u nichž nemůže zůstat součást připevněna k nosnému pásu po celou dobu zpracování.

Volba závisí na velikosti dílu, geometrii, materiálu, objemu, požadovaných tolerancích a na tom, zda je pás schopen zajistit průchod dílu celým tvářecím procesem. Před finálním schválením výkresu je třeba zvážit, zda pro složité díly použít postupové lisování nebo transferové lisování, protože koncepce lisovacího nástroje může ovlivnit konstrukci nosiče, míru zmetkovitosti, směr otřepů a pořadí tváření jednotlivých prvků.

Vysekávání, děrování, ohýbání, tváření, tažení, ražba a reliéfní tisk

Vlastní lisování může zahrnovat několik operací:

• Vysekáváním se z plechu nebo pásu vyřízne vnější obrys.
• Piercingem se vytvářejí otvory nebo vnitřní výřezy.
• Ohýbání profilů – příruby nebo úhelníky.
• Pomocí funkce „Forming“ lze změnit tvar ploch, aniž by bylo nutné díl zcela nakreslit.
• Prohloubením se materiál vtáhne do prohlubně, čímž vznikne hloubka.
• Ražba lokálně stlačuje materiál tak, aby vznikl definovaný tvar nebo kontaktní plocha.
• Reliéfním ražením se prvky vyvýší nebo prohloubí za účelem zvýšení tuhosti, zajištění správného rozestupu nebo identifikace.

Na pořadí záleží. Otvor vyražený před ohýbáním se může zdeformovat, pokud je příliš blízko ohybu. V závislosti na rovinnosti a funkci může být nutné umístit raženou oblast před nebo za tvářením. Tažený prvek může po tváření vyžadovat ořezání. Dobrý návrh lisovací formy stanoví pořadí tak, aby díl dosáhl konečného tvaru, aniž by došlo k přetížení materiálu nebo nástroje.

Doplňkové operace potřebné po zakázkovém lisování kovů

Mezi následné operace, které mohou být nutné po zakázkovém lisování kovů, patří odjehlování, mytí, povrchová úprava, pasivace, tepelné zpracování, řezání závitů, vkládání, svařování, montáž, značení nebo balení. Tyto kroky mohou být stejně důležité jako samotné lisování.

Například elektrické svorky mohou vyžadovat povrchovou úpravu cínem, niklem nebo jiným vodivým materiálem. Lékařské či průmyslové součásti z nerezové oceli mohou vyžadovat pasivaci nebo čištění. Držáky mohou vyžadovat zinkování, práškové lakování nebo svaření do sestavy. Pružinové svorky mohou vyžadovat tepelné zpracování, aby splňovaly požadavky na pružnost.

Následné operace mají vliv na náklady, dodací lhůtu a tolerance. Galvanické pokovování může zvýšit tloušťku. Tepelné zpracování může změnit rovinnost. Závitování může způsobit problémy s třískami a čistotou. Odjehlování může změnit stav hran. Odběratelé by měli stanovit, které povrchy a rozměry jsou kritické po všech dokončovacích krocích, nikoli pouze po lisování.

Schéma procesu: svitek nebo polotovar → lisovací stanice → tvarovaný díl → dokončovací úpravy → kontrola

Typický průběh procesu je následující:

Z hlediska technického a nákupního hlediska tento postup odráží hlavní fáze programu od žádosti o cenovou nabídku až po schválení výroby.

Tento postup také ukazuje, proč je důležité provádět revizi návrhu již v rané fázi. Výkres, který uvádí pouze konečné rozměry, nemusí poskytovat dostatek informací pro výběr vhodného nástroje, způsobu povrchové úpravy a metody kontroly.

Lisování kovů versus alternativy: výhody a omezení

Lisování kovů vs. řezání laserem u plechových dílů na míru

Při výrobě plechových dílů na zakázku je volba mezi lisováním a laserovým řezáním často závislá na objemu výroby a geometrii dílu. Laserové řezání je flexibilní a hodí se pro prototypy, malosériovou výrobu, ploché polotovary a konstrukce, u nichž může dojít ke změnám. Vyžaduje méně specializovaných vysekávacích nástrojů, a proto může snížit počáteční náklady.

Praktickým srovnáním je rozlišení jednorázových nákladů od opakujících se nákladů. Lisování často snižuje jednotkové náklady, pokud je objem výroby stabilní a prvky se opakují ve velkém měřítku, zatímco laserové řezání obvykle snižuje riziko uvedení na trh v případě nejisté poptávky, měnící se geometrie nebo pokud nelze ospravedlnit pořízení speciálního nástroje. Nabídky by se měly porovnávat na základě stejných předpokladů ohledně ročního využití, výtěžnosti materiálu, následných operací a rozsahu kontroly.

Význam lisování roste s nárůstem objemu výroby a v případech, kdy díl vyžaduje opakovatelně tvarované prvky, krátké cykly a kombinaci více operací v jednom nástroji. Lisovací forma dokáže postupně děrovat, tvarovat, ražit a odřezávat díly. Laserové řezání obvykle vyžaduje po vyříznutí plochého profilu samostatné kroky ohýbání nebo tváření.

Laserové řezání může být vhodnější v případě, že konstrukce není stabilní, objem výroby dílů je nízký nebo se profily plochých dílů často mění. Lisování může být vhodnější v případě, že konstrukce je stabilní, roční poptávka je vysoká a hlavním hlediskem jsou náklady na díl po celou dobu životnosti výroby.

Razba na zakázku vs. obrábění, odlévání, kovovýroba a aditivní výroba

Razba na zakázku konkuruje několika procesům:

• Obrábění se hodí pro přesné 3D prvky, silné průřezy, závitové prvky a malé až střední objemy výroby. U tenkých plechových dílů může docházet k většímu plýtvání materiálem.
• Odlévání je vhodné pro složité 3D tvary, žebra, výstupky a silnější části. Je méně vhodné pro tenké pružinové kontakty nebo jednoduché plechové tvary.
• Tato výrobní metoda se hodí pro větší plechové sestavy, prototypy a menší sériové výroby. Může zahrnovat laserové řezání, děrování, ohýbání, svařování a osazování spojovacích prvků.
• Aditivní výroba se hodí pro prototypy a složité tvary, u nichž je obtížné vyrobit lisovací nástroje. Obvykle však není první volbou pro sériovou výrobu tenkých kovových výlisků.

Hlavní výhodou lisování na zakázku je možnost opakovat geometrii plechu v měřítku. Hlavním omezením jsou investice do lisovacích nástrojů a snížená flexibilita po jejich vyrobení.

Když se sériové lisování ve velkých objemech nevyplatí

Pokud se lisování ve velkých sériích nejeví jako nákladově efektivní, příčinou často není pouze samotný objem. Projekt s velkým objemem výroby může být i tak nevhodný, pokud má díl nestabilní konstrukční požadavky, materiál vykazuje obtížné chování, jsou kladeny přísné požadavky na vzhled, je vysoká míra zmetkovitosti nebo je zapotřebí mnoho nákladných následných operací.

Lisování může také ztratit nákladovou výhodu, jsou-li stanoveny přísnější tolerance, než jaké je možné v rámci tohoto procesu dodržet bez dodatečných kontrolních opatření. V takovém případě může být nutné díl roztřídit, znovu lisovat, obrábět po lisování nebo použít složitější lisovací nástroje. Tyto úkony zvyšují náklady a mohou snížit průchodnost.

Při vysokém objemu výroby roste také význam životnosti nástrojů. Pokud abrazivní materiál, nedostatečné mazání, tvrdý obrobek nebo malé razníky vedou k časté údržbě nástrojů, nemusí se očekávané úspory nákladů projevit.

Srovnávací tabulka: volba výrobního procesu podle objemu, geometrie, materiálu, nástrojového vybavení a nákladů na díl

Pravidla návrhu, která ovlivňují kvalitu a vyrobitelnost

Jaké tolerance jsou reálné u přesných lisovaných kovových dílů?

Schopnost vyhovět tolerancím při lisování závisí stejně tak na typu prvku jako na materiálu a kvalitě lisovací formy. Poloha vyražených otvorů, okraje výlisků, tvarované úhly, hloubka tažení a povrchy po konečné úpravě nevykazují stejnou variabilitu, proto by výkresy měly určovat referenční body a prvky kritické pro funkci, namísto toho, aby všude uváděly úzké rozměry ±. Poloha, profil, rovinnost a kolmost jsou u lisovaných dílů často srozumitelnější než souhrn lineárních tolerancí.

Pro obecnou kontrolu rozměrů u lisovaných dílů se běžně používají technické standardy, jako například Obecné tolerance podle normy ISO 2768 stanovit standardní přípustné odchylky pro délkové a úhlové rozměry v případech, kdy nejsou na technických výkresech uvedeny žádné konkrétní tolerance.

V praxi by se tolerance měly rozdělit na kritické a nekritické prvky. Funkční kontaktní bod, referenční otvor, rameno pružiny nebo spojovací výstupek mohou vyžadovat přísnější kontrolu. U nefunkčního vnějšího okraje tomu tak nemusí být. Stanovení příliš úzkých tolerancí pro každý prvek může zvýšit složitost formy, zátěž spojenou s kontrolou a množství zmetků.

Kupující by měli rovněž zohlednit stav, ve kterém se tolerance uplatňuje. U některých rozměrů může dojít ke změně po galvanickém pokovení, tepelném zpracování, odjehlování nebo montáži. Kritické rozměry by měly být stanoveny až po provedení posledního požadovaného kroku výrobního procesu.

Jak velikost otvoru ovlivňuje deformaci u lisovaných plechových dílů

To, jak velikost otvoru ovlivňuje deformaci u lisovaných plechových dílů, závisí na poměru velikosti otvoru k tloušťce materiálu, vzdálenosti od blízkých ohybů nebo hran a síle razníku. Jako obecné pravidlo platí, že velmi malé otvory, úzké příčky a štěrbiny umístěné blízko ohybů nebo hran představují vyšší riziko deformace, roztržení a rychlého opotřebení nástroje. Minimální hodnoty závisí na slitině, stavu a tloušťce, proto by výkres a poptávka měly upozorňovat na všechny prvky, jejichž šířka, průměr nebo zbývající spojovací část se blíží tloušťce materiálu. Pokud jsou tyto prvky funkčně kritické, požádejte o posouzení proveditelnosti konkrétního prvku, místo abyste předpokládali, že nominální geometrie ve výrobě vydrží. Velmi malé otvory mohou vyžadovat křehké razníky. Otvory v blízkosti ohybů se mohou během tváření protáhnout, ovalizovat nebo posunout.

Důležitá je také vzdálenost mezi otvorem a okrajem. Pokud mezi otvorem a vnějším okrajem není dostatek materiálu, může se výztužná přepážka zdeformovat nebo roztrhnout. Je-li drážka příliš úzká, může dojít k opotřebení nebo zlomení razníku. Studie uvádí pravidla pro konstrukci pro lisování, jako jsou minimální šířky prvků vzhledem k tloušťce materiálu, protože malé prvky mohou poškodit lisovací nástroje a zvýšit tvorbu otřepů.

U kritických otvorů by výkres měl definovat jejich funkci, polohu a způsob kontroly. Pokud otvor slouží k zajištění správného vyrovnání sestavy, může být nutné jej vyvrtat až po tváření nebo jej zajistit pomocí souřadnicového systému.

Jak zabránit vzniku trhlin u lisovaných dílů z nerezové oceli

Nerezová ocel se používá v případech, kdy je důležitá odolnost proti korozi, vzhled nebo teplotní chování. Může však také docházet k zpevnění a praskání, pokud nejsou vhodné poloměry ohybu, směr zrna nebo náročnost tváření.

Prevence vzniku trhlin u lisovaných dílů z nerezové oceli začíná výběrem materiálu a návrhem ohybu. Vnitřní poloměr ohybu by neměl být vzhledem k dané třídě oceli a tloušťce příliš ostrý. Ohýbání je třeba posuzovat s ohledem na směr válcování. Odlehčovací zářezy mohou snížit koncentraci napětí na koncích okrajů. Při tváření může být rovněž nutné zajistit správné mazání a kontrolované poloměry lisovacích nástrojů.

Riziko vzniku trhlin se zvyšuje, pokud má díl ostré rohy, hluboké tvarové prvky, úzké výstupky nebo pokud dochází k opakovanému tváření ve stejné oblasti. Pokud je hlavním důvodem pro použití nerezové oceli odolnost proti korozi, měl by konstrukční tým rovněž zvážit, zda by dané požadavky lépe splňovalo povrchové zpracování, pasivace nebo jiná slitina.

Kontrolní seznam: odlehčení ohybů, vzdálenost otvoru od okraje, poloměry rohů, výstupky, drážky a směr otřepů

Před zadáním výkresu k výrobě razítka na zakázku použijte tento kontrolní seznam:

Prvky, které jsou vzhledem k tloušťce plechu příliš malé, jsou častou příčinou vad při lisování a je třeba je zkontrolovat již v rané fázi návrhu.

Časté příčiny poruch u zakázkových lisovaných dílů

Jak omezit tvorbu otřepů na přesných lisovaných kovových dílech

Otruby vznikají při stříhání, když dojde k lomu materiálu poté, co razník pronikne do plechu. Určitá míra otrub je u lisovaných dílů běžná, avšak nadměrné otruby mohou mít vliv na montáž, bezpečnost, elektrické vlastnosti a kvalitu povrchové úpravy.

Mezi způsoby, jak omezit otřepy na přesných lisovaných kovových dílech, patří regulace vůle lisovacího nástroje, udržování ostrosti razníků a matric, volba vhodného stavu materiálu, použití správného mazání a určení směru otřepů na výkresu. Odstranění otřepů může být nutné v případech, kdy je stav hran kritický.

Řešení otřepů by mělo být považováno za otázku konstrukce a výrobního procesu, nikoli pouze za otázku povrchové úpravy. Pokud ostrý otřep směřuje k protilehlému dílu, těsnění, drátu nebo povrchu, s nímž přichází do styku obsluha, může být nutné změnit konstrukci dílu nebo orientaci lisovací formy.

Příčiny rozměrových odchylek u lisovaných dílů z plechu

Mezi příčiny rozměrových odchylek u lisovaných dílů z plechu patří kolísání tloušťky materiálu, kolísání vlastností svitku, zpětný pružný posun, opotřebení lisovací formy, seřízení lisu, kolísání podávání pásu, pořadí tváření a následné operace.

Po ohýbání a tváření dochází často k zpětnému pružení. U tvrdších materiálů a některých vysoce pevných jakostí může být zpětné pružení výraznější. Tenké díly se mohou také zdeformovat během řezání nebo po odlehčení napětí. U velkých tvářených dílů mohou nastat problémy s rovinností, zejména pokud se jedná o široké panely, mělké tvary nebo asymetrickou geometrii.

Rozměrové odchylky by měly být řízeny prostřednictvím plánování referenčních bodů, kontroly procesů, údržby nástrojů a kontroly kritických rozměrů. Odběratelé by se měli vyvarovat stanovování úzkých tolerancí u nefunkčních prvků, pokud k tomu neexistuje jasný důvod.

Problémy s kvalitou hran při lisování tenkých plechů

Mezi problémy s kvalitou hran při lisování tenkých plechů patří například přehýbání okrajů, otřepy, trhání, deformace v okolí malých otvorů a zvlnění. Tenký materiál má nižší tuhost, a proto se může deformovat během děrování, vysekávání nebo manipulace.

Jemné detaily v tenkém materiálu vyžadují pečlivé posouzení. Malé štěrbiny, úzké příčky a malá vzdálenost mezi otvory jsou sice možné, ale zvyšují riziko. Na tenkostěnných dílech používaných v elektronice mohou být kladeny také požadavky na povrchovou úpravu a odstranění otřepů, protože hrany mohou ovlivnit vodivost, vkládací sílu nebo izolační vzdálenost.

Kontrola by se měla zaměřit na stav hrany, který má vliv na funkčnost. Pro dekorativní hranu, kontaktní hranu a zachovanou vnitřní hranu mohou platit odlišná kritéria přijatelnosti.

Časté problémy s opotřebením lisovacích forem při velkoobjemovém lisování kovů

Mezi běžné problémy s opotřebením lisovacích nástrojů při velkoobjemovém lisování kovů patří otupení razníků, opotřebení hran lisovacích nástrojů, zadírání, odlupování, zlomení malých razníků, ztráta vůle a usazování materiálu. Při výrobě přesných nástrojů se složité lisovací nástroje často vyrábějí pomocí CNC obrábění metodou elektroerozivního obrábění (EDM), což umožňuje dodržování úzkých tolerancí a obrábění kalené nástrojové oceli, čímž se zajišťuje dlouhá životnost nástrojů a stabilní opakovatelnost. Tyto problémy mohou vést ke zvýšenému vzniku otřepů, změně průměru otvorů, posunu úhlů ohybu a zvýšení podílu zmetků.

Míra opotřebení závisí na tvrdosti materiálu, abrazivitě, mazání, povrchové úpravě, nastavení lisu a geometrii dílu. U nerezových ocelí a vysokopevnostních ocelí může být nutné pečlivěji plánovat výběr materiálu nástroje a údržbu.

Kupující by se měl zeptat, jak dodavatel sleduje odchylky způsobené opotřebením. Kontroly v průběhu výroby, záznamy o údržbě nástrojů a stanovené intervaly kontrol pomáhají snížit riziko změn vlastností dílů při velkých sériích.

Faktory týkající se nákladů, tolerance a dodacích lhůt, které by měli kupující zvážit

Faktory ovlivňující náklady na výrobu nástrojů pro zakázkové lisované kovové díly

Mezi faktory ovlivňující náklady na výrobu nástrojů pro zakázkové lisované kovové díly patří složitost dílu, počet stanic lisovací formy, tloušťka materiálu, požadovaná druhová ocel, předpokládaný objem výroby, požadavky na tolerance, automatizace, operace prováděné přímo ve formě a potřeby související se zkouškami nástrojů.

Jednoduchý nástroj pro vysekávání stojí méně než postupový nástroj s pracemi pro děrování, tváření, ražbu a odřezávání. Transferový nástroj pro hlubokotažené nebo velké díly může vyžadovat více manipulace a ladění. Závitování, snímání nebo montáž přímo v nástroji mohou snížit počet následných operací, ale zvyšují složitost nástroje.

Náklady na výrobní nástroje by se měly posuzovat z hlediska celé životnosti výroby. Vyšší náklady na výrobní nástroje mohou být opodstatněné, pokud vedou ke snížení nákladů na díly, ke zlepšení opakovatelnosti nebo k odstranění následných operací. Mohou však představovat nevýhodnou investici, pokud je pravděpodobné, že dojde k brzké změně konstrukce.

Faktory ovlivňující náklady u zakázkových projektů přesného lisování kovů

Mezi faktory ovlivňující náklady u projektů zakázkového přesného lisování kovů patří:

• Druh materiálu, tloušťka a způsob použití
• Míra odpadu při rozvržení pásu nebo při rozvržení výseků
• Složitost nástroje a nároky na údržbu
• Doba lisování a rychlost výroby
• Doplňkové operace, jako je pokovování, odjehlování, řezání závitů, svařování nebo tepelné zpracování
• Požadavky na inspekci
• Požadavky na balení a manipulaci
• Požadavky na řízení změn a dokumentaci

Na otázku, kolik stojí zakázkové lisování kovů, neexistuje jednoznačná odpověď, protože náklady se dělí na náklady na výrobu nástrojů a na samotnou výrobu. Cenová nabídka by měla rozlišovat mezi náklady na výrobu nástrojů, cenou dílu, předpokládanými náklady na materiál, povrchovou úpravou, kontrolou a balením. To usnadňuje srovnání dodavatelů a zabraňuje záměně mezi nízkou cenou za kus a vysokými počátečními náklady.

Rizika spojená s dodací lhůtou při nákupu lisovaných dílů na zakázku

Rizika spojená s dodacími lhůtami při zadávání zakázek na výrobu lisovaných dílů na míru obvykle vyplývají z návrhu nástrojů, jejich výroby, dostupnosti materiálu, zkušebního lisování, změn v návrhu, zajištění dodavatelů pro následné operace a schválení kvality. Složité postupové lisovací nástroje nebo kalené nástroje mohou před zahájením stabilní výroby vyžadovat několik cyklů kontroly a úprav.

Riziko se zvyšuje, pokud v poptávkách chybí specifikace materiálů, tolerance, požadavky na povrchovou úpravu, roční objem nebo očekávání ohledně kontroly. Chybějící informace způsobují opakovanou komunikaci a mohou vést k vypracování nové nabídky po posouzení návrhu.

Aby se snížilo riziko, měli by odběratelé poskytnout kompletní výkres, CAD model, předpokládané roční využití, požadavky na materiál a povrchovou úpravu, kritické rozměry, regulační požadavky a termín uvedení na trh. Včasné posouzení dodavatele umožňuje odhalit nutnost konstrukčních změn ještě před zahájením výroby nástrojů.

Metody kontroly kritických rozměrů u lisovaných dílů

Mezi metody kontroly kritických rozměrů lisovaných dílů mohou patřit posuvná měřítka, mikrometry, výškoměry, optické měření, vizuální systémy, kalibry typu „go/no-go“, souřadnicové měřicí stroje a funkční měřidla. Zvolená metoda by měla odpovídat danému prvku a objemu výroby.

U dílů vyráběných ve velkých sériích mohou funkční měřidla a systémy strojového vidění pomoci rychle odhalit odchylky. U složitých nebo kritických rozměrů lze při schvalování prvního kusu nebo procesu použít souřadnicový měřicí stroj. Výška otřepů, rovinnost, tloušťka povlaku a pružnost mohou vyžadovat samostatné kontroly.

Plány kontroly by se měly zaměřit na vlastnosti rozhodující pro kvalitu. Měření příliš velkého počtu nedůležitých rozměrů může zpomalit výrobu, aniž by se snížilo skutečné riziko. Měření příliš malého počtu rozměrů může vést k tomu, že se opotřebení nástrojů nebo odchylky v procesu projeví až při montáži.

Žádosti, podklady a kritéria pro hodnocení dodavatelů

Nejvhodnější slitiny pro lisované kovové díly odolné proti korozi

Výběr nejvhodnějších slitin pro lisované kovové díly odolné proti korozi závisí na prostředí, mechanickém namáhání, tvárnosti, elektrických požadavcích a povrchové úpravě. Mezi běžné skupiny materiálů patří nerezové oceli, hliníkové slitiny, povlakované uhlíkové oceli, měděné slitiny, niklové slitiny a speciální slitiny.

Nerezová ocel se často volí kvůli své odolnosti proti korozi a pevnosti. Hliník se vyznačuje nízkou hmotností a přirozenou odolností proti korozi v mnoha podmínkách. Slitiny mědi, jako je mosaz a fosforbronz, se běžně používají tam, kde záleží na vodivosti, pružnosti nebo kontaktních vlastnostech. Slitiny niklu a speciální slitiny lze použít v případech, kdy je zapotřebí vyšší teplotní nebo chemická odolnost.

Při výběru materiálu by se nemělo vycházet pouze z jeho odolnosti proti korozi. Slitina musí také umožňovat tváření bez vzniku trhlin, splňovat požadavky na tolerance, být vhodná pro povrchovou úpravu a umožňovat požadovanou rychlost výroby.

Aplikace v automobilovém průmyslu, v oblasti elektromobilů, elektroniky, zdravotnictví, domácích spotřebičů a průmyslu

Mezi aplikace v automobilovém průmyslu a v oblasti elektromobilů patří konzoly, spony, svorky, kryty, konstrukční výztuhy, bezpečnostní součásti a díly krytů baterií. Tepelné lisování ultra vysokopevnostních ocelí se používá v některých bezpečnostních a konstrukčních aplikacích, kde je důležitá jak pevnost, tak snížení hmotnosti. Platformy elektromobilů rovněž zvýšily zájem o velké lisované vaničky na baterie, kryty a integrované karosářské konstrukce.

V elektronice se používají na zakázku lisované kontakty, svorky, pružinové kontakty, stínítka a součásti konektorů z měděných slitin. Tyto součásti často vyžadují jemné detaily, kontrolované otřepy, povrchovou úpravu a opakovatelné pružinové chování.

V oblasti zdravotnictví, výroby spotřebičů a průmyslu se lisované díly používají jako kryty, spony, úchyty, kryty, rámy a funkční kovové součásti. V těchto odvětvích mohou být kladeny další požadavky na čistotu, sledovatelnost, odolnost proti korozi nebo specifickou dokumentaci kvality.

Jaké dokumenty a systémy řízení kvality by měli kupující zkontrolovat?

Odběratelé by měli ověřit, zda systém kvality dodavatele odpovídá riziku dané aplikace. Programy v automobilovém průmyslu mohou vyžadovat dokumentaci typu PPAP a AIAG. Projekty v oblasti zdravotnických prostředků mohou vyžadovat systémy kvality v souladu s požadavky na regulovanou výrobu, jako je norma ISO 13485. Obecné průmyslové programy mohou vyžadovat kontrolní protokoly, certifikáty materiálů, certifikáty povrchových úprav a záznamy o řízení změn.

Soubor podkladů pro poptávku (RFQ) by měl obsahovat aktuální revizi výkresu, CAD data (jsou-li k dispozici), specifikaci materiálu, požadavky na povrchovou úpravu nebo pokovení, roční spotřebu (EAU), vlastnosti kritické pro kvalitu, směr otřepů nebo požadavky na stav hran, požadavky na balení a případné očekávání týkající se FAI, PPAP, validace nebo sledovatelnosti. Odběratelé by také měli zkontrolovat, jak dodavatelé definují předpoklady pro nabídku, aby byl rozsah nástrojového vybavení, obsah kontroly a sekundární operace v jednotlivých nabídkách srovnatelné. Chybějící údaje v žádosti o nabídku často vedou k nesrovnalostem v nabídkách, zpožděním při schvalování a riziku změn objednávky v pozdější fázi programu.

Mezi užitečnou dokumentaci může patřit:

• Materiálové certifikáty
• Zprávy o kontrole prvních kusů
• Kontrolní plány
• Schéma procesního toku
• Analýza způsobů selhání a jejich důsledků, je-li to nutné
• Balíčky PPAP pro automobilové programy
• Záznamy o sledovatelnosti šarží
• Plány údržby a kontroly nástrojů
• Certifikáty o povrchové úpravě nebo pokovování

Klíčové je přizpůsobit podrobnost dokumentace míře rizika dané součásti. Nekritický kryt nevyžaduje stejná kontrolní opatření jako bezpečnostní součást, součást související s implantátem nebo elektrický kontakt používaný v regulované sestavě.

Rozhodovací matice: vhodnost materiálu, procesní způsobilost, certifikace, podpora v oblasti nástrojů a výrobní riziko

Kovové lisované díly na zakázku jsou nejvhodnější v případech, kdy je konstrukce stabilní, objem výroby je dostatečně vysoký, aby se vyplatilo pořídit lisovací nástroje, geometrii lze vytvořit z plechu a požadované tolerance odpovídají vlastnostem lisování. Tento proces je méně vhodný v případě, že se konstrukce dílu stále mění, objem výroby je nízký, geometrie je silná nebo plně trojrozměrná, případně pokud konstrukce vyžaduje mnoho oprav po lisování.

Nejvhodnějším dalším krokem je posouzení proveditelnosti s ohledem na materiál, geometrii, nástroje, tolerance, povrchovou úpravu a požadavky na kontrolu kvality, a to ještě předtím, než se přistoupí k výrobě nástrojů. Tím se omezí nutnost oprav a odběratelům to pomůže porovnat lisování s laserovým řezáním, obráběním, kovovýrobou, odléváním a aditivní výrobou z hlediska celkového rizika, nikoli pouze z hlediska jednotkové ceny.

ČASTO KLADENÉ DOTAZY

Odkazy

https://www.iso.org/standard/5402.html

https://www.iso.org/standard/78137.html