Inilah informasi penting: Metode untuk mengendalikan springback pada suku cadang stamping otomotif.

Abstrak: Springback adalah cacat signifikan pada stamping lembaran logam, yang sangat mempengaruhi kualitas pembentukan dan akurasi dimensi bagian yang dicap. Ini adalah cacat produk yang sulit diatasi secara efektif selama produksi. Hal ini tidak hanya mengurangi kualitas produk dan efisiensi produksi tetapi juga menghambat penerapan jalur produksi stamping otomatis, menjadikannya masalah kritis yang perlu segera diatasi dalam teknologi manufaktur bodi otomotif. Makalah ini mengklasifikasikan masalah springback yang terjadi pada pembentukan pembengkokan komponen stempel otomotif, menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi springback, dan mengusulkan berbagai tindakan untuk mengendalikan springback.

1. Klasifikasi Cacat Springback
Cacat springback umum yang mempengaruhi perakitan bodi dirangkum ke dalam kategori berikut, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1: Klasifikasi Cacat Springback yang Umum

2. Faktor Utama yang Mempengaruhi Springback

2.1 Sifat Bahan
Dalam tahap elastis, semakin tinggi kekuatan luluh dan semakin besar modulus elastisitas material, semakin parah fenomena pengerasan kerjanya, dan semakin besar pula pegas balik dari deformasi lentur; sebaliknya semakin kuat ketahanan terhadap deformasi elastis maka semakin kecil nilai springbacknya.

2.2 Radius Bending Relatif
Semakin kecil radius lentur relatif, semakin kecil nilai pegas; sebaliknya, semakin besar radius lentur relatif maka semakin besar nilai springbacknya. Hal ini menjelaskan mengapa benda kerja dengan jari-jari kelengkungan yang besar sulit untuk ditekuk dan dibentuk.

2.3 Sudut Pusat Bending
Sudut pusat lentur yang lebih besar ( ) menunjukkan zona deformasi yang lebih panjang, sehingga menghasilkan pegas balik kumulatif yang lebih besar dan pegas balik yang lebih parah. Namun tidak mempengaruhi springback terhadap radius kelengkungan.

2.4 Pemasangan Jarak Bebas Mati
Terdapat celah setebal satu bahan antara bagian kerja relatif cetakan untuk menampung produk. Setelah pemrosesan cetakan, pemasangan lokal diperlukan untuk memfasilitasi aliran material dengan lebih baik. Untuk cetakan lentur, celah yang lebih besar pada bagian yang bekerja menyebabkan pegas yang lebih parah; jika toleransi ketebalan lembaran logam lebih besar, nilai springback lebih tidak stabil, sehingga lebih sulit untuk menentukan jarak bebas die yang sesuai.

2.5 Bentuk Bagian
Bentuk bagian yang berbeda memiliki efek berbeda secara signifikan pada springback. Misalnya, springback bagian berbentuk U-lebih kecil dibandingkan bagian berbentuk V-karena saling menahan di kedua sisi. Saat membengkokkan bagian berbentuk kompleks dalam satu proses pembengkokan, saling menahan antara komponen-komponennya dan gesekan antara permukaan bagian dan permukaan cetakan mengubah keadaan tegangan setiap bagian (umumnya meningkatkan tegangan tarik di zona deformasi lentur), sehingga mempengaruhi pegas balik. Menambahkan langkah pembentukan kedua akan meningkatkan hal ini secara signifikan.

2.6 Metode Pembentukan
Metode pembengkokan suatu bagian sangat membatasi nilai pegasnya. Secara umum, pembengkokan korektif menghasilkan pegas yang lebih baik daripada pembengkokan bebas. Untuk mencapai efek yang sama pada bagian yang sama, pembengkokan korektif memerlukan gaya korektif yang jauh lebih besar daripada pembengkokan bebas. Jika gaya yang sama diterapkan menggunakan kedua metode, keadaan tegangan-regangan yang dihasilkan di zona deformasi akan berbeda dengan kondisi tekuk bebas.

Semakin besar gaya korektif dalam pembengkokan korektif, semakin kecil pegasnya, karena gaya lentur korektif yang sangat besar memaksa regangan tarik tangensial pada sisi dalam dan luar zona deformasi, menyebabkan serat di kedua sisi memanjang, mencapai efek pembentukan yang diinginkan. Setelah pembongkaran, sisi dalam dan luar zona deformasi memendek karena pemulihan elastis. Karena arah pegas bagian dalam berlawanan dengan arah bagian luar, kecenderungan pegas bagian luar dikurangi atau bahkan dihilangkan sampai batas tertentu. Misalnya, saat mengoreksi tekukan bagian berbentuk V-, jika jari-jari tekukan relatif kurang dari 0,2-0,3, jumlah pegas balik Δa mungkin nol atau negatif.

3. Metode Pengendalian Springback
Dalam semua proses pembengkokan lembaran logam elastoplastik, terdapat distribusi regangan yang tidak merata sepanjang arah ketebalan di zona deformasi lentur, yang menyebabkan tegangan tidak merata. Ketika bagian yang dicap terbentuk, tegangan sisa ada di dalam volume lembaran. Sebelum dilakukan pembongkaran, tegangan yang tidak merata ini diseimbangkan dengan gaya kontak cetakan. Setelah pembongkaran, keseimbangan gaya baru dicari, dan tegangan sisa lokal dilepaskan, sehingga terjadi penyimpangan tertentu antara dimensi akhir bagian yang dibentuk dan dimensi bentuk cetakan, yaitu terjadi pegas kembali, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Untuk mengurangi pegas balik yang disebabkan oleh deformasi lentur, material dengan tegangan leleh rendah harus dipilih sebanyak mungkin dengan tetap memenuhi persyaratan kekuatan produk. Pelat baja berkekuatan-tinggi memiliki tegangan luluh yang jauh lebih tinggi dibandingkan pelat logam biasa, sehingga menghasilkan pegas balik yang lebih besar. Ketebalan pelat juga secara signifikan mempengaruhi lentur pegas; umumnya, pelat yang lebih tebal menghasilkan lebih sedikit pegas. Jari-jari tekukan bagian kerja juga mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap pegas; radius lentur yang lebih kecil menyebabkan lebih sedikit pegas setelah pembentukan dan pembongkaran. Oleh karena itu, radius lentur harus diminimalkan semaksimal mungkin, asalkan kemampuan mampu bentuk pelat memungkinkan.

3.1 Pembulatan Sudut R Bagian Bending Metode perbaikan tegangan pada bagian lentur secara langsung untuk mengurangi pegas balik dengan menggunakan metode pembentukan disebut metode pembulatan dan pembentukan (Gambar 2). Dengan membentuk bagian tersebut, luas distribusi tegangan pada sisi luar dan dalam bagian lentur dapat diubah sehingga mengurangi luas tegangan tarik di luar lentur. Ketika nilai sudut membulat disesuaikan ke tingkat tertentu, deformasi plastis tercapai. Ketika tegangan internal pada tikungan lebih besar daripada tegangan eksternal, maka pegas balik negatif pun dapat terjadi. Dalam desain produk, nilai R bagian lentur idealnya berada di bawah 8 mm. Saat menggunakan metode R sudut membulat, perbedaan antara jari-jari dan jari-jari lentur umumnya harus kurang dari 3 mm; jika tidak, hal ini akan mempengaruhi keakuratan bagian yang dicap. 3.2 Dua-Pembengkokan Tahap dalam Satu Proses

Proses pembengkokan dibagi menjadi dua tahap untuk menghilangkan springback.

Pembengkokan tahap pertama menggunakan celah yang besar (umumnya 1,15-1,3 kali ketebalan material). Karena celah yang besar, material lembaran menjadi miring, dan radius tekukan cetakan juga besar, sehingga menghasilkan lembaran yang bengkok secara kasar. Pembengkokan tahap kedua membentuk kembali radius tekukan besar dari tahap pertama menjadi radius tekukan yang lebih kecil (seperti ditunjukkan pada Gambar 3).

Kesenjangan pada deformasi tahap pertama harus disesuaikan dari celah kecil awal dan ditingkatkan secara bertahap berdasarkan efek pengendalian springback pada tahap kedua. Selama tahap kedua deformasi lentur, celah kecil dapat dengan mudah menyebabkan keausan cetakan, yang menyebabkan benda kerja menjadi kasar. Untuk menghilangkan kekasaran, rongga cetakan perlu menjalani perawatan pengerasan permukaan.

3.3 Pengerasan Sudut Dalam
Pengerasan sudut dalam digunakan untuk menekan dari dalam area bengkok untuk menghilangkan pegas kembali. Metode ini sangat efektif pada pembengkokan lembaran logam berbentuk U-karena pembengkokan simetris pada kedua sisinya. Saat membengkokkan lembaran logam dalam bentuk L-, tekanan pada bagian horizontal material melemah, menyebabkan perubahan dimensi pada produk. Dilihat dari bentuknya, tekanannya lemah pada titik tekuk. Metode ini tidak cocok untuk bagian cetakan yang memerlukan kekuatan dan elastisitas.

Selain itu, springback dapat diatur dengan memvariasikan dimensi S (perubahan ketebalan pada fillet) (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4). Seringkali, kompresi fillet menyebabkan sedikit perubahan pada panjang flensa. Untuk produk dengan toleransi ketinggian flensa yang kecil, terkadang diperlukan kompensasi untuk panjang yang tidak dilipat.

3.4 Pengerasan Bentuk
Cara membengkokkan dinding samping alat pembengkok sehingga meninggalkan bekas pengerasan pada pelat baja (seperti terlihat pada Gambar 5) disebut proses pengerasan bentuk. Tulang rusuk yang mengeras dapat menggores produk, sehingga diperlukan pemilihan yang cermat berdasarkan karakteristik produk. Tanda pengerasan umumnya digunakan pada-permukaan yang tidak menipis. Metode penekanan springback ini lebih efektif untuk lembaran yang lebih tebal.

3.5 Pembentukan Dua-Langkah untuk Mengontrol Springback
Metode menghilangkan tekanan pada sisi dalam dan luar lembaran melalui pembentukan dua{0}}langkah ditunjukkan pada Gambar 6. Bagian stempel yang dibentuk setelah dua proses memiliki tegangan internal yang rendah dan kualitas yang stabil. Namun, metode ini meningkatkan jumlah proses cetakan dan biaya produksi.

3.6 Menghilangkan Stres Sisa
Metode untuk menghilangkan tegangan sisa adalah dengan menambahkan bentuk cembung lokal pada permukaan pahat selama menggambar, dan kemudian menghilangkan bentuk tambahan tersebut pada proses selanjutnya (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7). Hal ini mengubah keseimbangan tegangan sisa dalam material, sehingga menghilangkan springback.

3.7 Menambahkan Iga Anti-Springback
Tanpa mengubah fungsi produk asli, menambahkan rusuk anti{0}}pegas akan mengubah bentuk produk dan meningkatkan kekuatan bagian yang ditekuk (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8), sehingga mengontrol dan meningkatkan pegas.

3.8 Kemunduran Negatif
Melalui perlakuan khusus pada permukaan alat pemesinan, pegas balik negatif dihasilkan pada lembaran logam. Setelah cetakan atas kembali, bagian tersebut muncul kembali, dan pegas kembali negatif dan pegas mencapai bentuk produk yang diperlukan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 9).

3.9 C-berbentuk Kembali-Menekan
Dalam pembentukan pelat baja berkekuatan tinggi berbentuk "U", metode pengepresan balik berbentuk C dapat secara efektif mengurangi jumlah pegas. Setelah pembentukan pertama, tinggi pelat berbentuk "几" adalah C dan lebar J; setelah pembentukan kedua, tinggi pelat berbentuk "几" adalah Q dan lebarnya S. Backflush sama dengan 1 - a2o. Pembentukan kedua adalah proses backflush dan flanging. Setelah pembentukan kedua, deformasi permukaan vertikal dan flensa bagian berbentuk "几" berkurang secara signifikan, sehingga mengontrol keakuratan bagian-bagian utama yang tumpang tindih untuk memenuhi persyaratan perakitan rakitan (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 10). Cara ini biasa digunakan pada cetakan mesin stamping motor servo.

4. Studi Kasus
Berikut ini penjelasan proses penggunaan cold stamping untuk memecahkan masalah pegas kembali pada model balok anti{0}}tabrakan tertentu milik perusahaan.

Gambar 10 Backflush permukaan berbentuk C-

4.1 Bagian
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 11, pelat bagian dalam balok anti-tabrakan terbuat dari pelat DOCOL 860 berkekuatan tinggi-, yang memiliki persyaratan pemasangan tinggi, dan pegas bagian belakang sulit dikendalikan.

4.2 Skema Proses Stamping
After analyzing the shape characteristics and material of the part, it was decided to use a drawing process with the process scheme as the first step, using a total of 4 processes to complete the stamping process, namely OP10 DRt OP20 TR/PI^OP30 FURST->OP40 PI/CPI/CUTo Gambar 12 menunjukkan badan alat untuk proses menggambar.

Gambar 10 Pukulan balik permukaan berbentuk C-

4.3 Permasalahan yang Ada
Bagian tersebut memperlihatkan springback yang parah, dengan springback maksimum 15 mm pada arah tinggi dan 7 mm pada arah lebar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.

4.4 Penyebab
Material part ini didatangkan dari Swedia, D. COL 860, dengan kuat tarik lebih dari 800 MPa. Kompensasi springback dilakukan sesuai dengan desain komponen standar selama proses stamping, namun tidak ada metode kontrol springback yang diterapkan selama produksi, sehingga mengakibatkan springback yang parah karena kompensasi springback yang tidak mencukupi.

4.5 Solusi
Analisis CAE digunakan untuk membandingkan situasi springback aktual dari bagian tersebut. Analisis simulasi menentukan kompensasi springback sebesar 15 mm pada arah panjang dan 7 mm pada arah lebar (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 14). Pada saat yang sama, jarak bebas cetakan ditingkatkan dengan menggunakan metode pemasangan, dan pukulan/sudut pada arah lebar dikurangi secara tepat selama proses pembentukan.

4.6 Verifikasi Efek
Setelah die dimodifikasi dengan metode kompensasi springback, besar springback hanya 2 mm (seperti terlihat pada Gambar 15). Setelah penyesuaian lebih lanjut, persyaratan desain terpenuhi. Verifikasi perakitan sebenarnya menunjukkan bahwa semua dimensi memenuhi persyaratan penggunaan.