深絞り加工部品のしわを防ぐにはどうすればよいですか？

しわのない板金部品のクローズアップ

絞りスタンピングは、さまざまなハードウェア部品を製造するために広く使用されているプロセスです。部品の複雑さに応じて、深絞りでは最終形状を達成するために1回以上の絞り工程が必要になる場合があります。

深絞りおよびストレッチスタンピングプロセス

深絞り加工における一般的な欠陥として、板金のしわ発生が挙げられ、通常は部品の側壁またはフランジ部で発生します。成形中、ブランクのフランジには半径方向の引張応力と接線方向の圧縮応力が作用し、これがしわを引き起こす可能性があります。絞りシステムと金型の適切な設計により、これを防ぐことができます。

深絞り部品におけるしわ発生には、以下のようないくつかの要因が関与します。

• ブランクホルダー圧力
• ダイキャビティの深さとR（半径）
• ブランク、ブランクホルダー、パンチ、ダイキャビティ間の摩擦
• ブランク、ブランクホルダー、パンチ、ダイキャビティ間のクリアランス
• ブランクの形状と板厚
• 最終部品の形状
• パンチ速度

ダイ温度やブランクの金属合金など、他の変数も絞り加工に影響を与えます。これらのいずれかが変化すると、深絞り部品にしわや割れが発生するリスクが高まる可能性があります。

名称が示すように、ブランクホルダーはブランクの端部をダイ表面に固定し、パンチが金属をキャビティ内に押し込みます。材料は引き込まれるのではなく、所望の形状に変形するため、材料の流れを制御するのに役立ちます。

ただし、ブランクホルダーがブランクの端部を十分に強く把持しない場合、カップ壁が破断する可能性があります。ブランクホルダーは、自身とブランクの間に摩擦を発生させることで、制御された滑りを可能にします。ブランクホルダー力は、圧力フィードバックによる油圧、エアまたは窒素クッション、またはCNC油圧バッファを介して適用できます。

キャビティ深さが大きくなると、ブランク材をより多く引き込む必要があり、壁部やフランジ部にしわが発生するリスクが高まります。最大深さは、しわの発生と破断の開始のトレードオフであり、どちらも生産において許容できません。

パンチとダイのエッジのR（半径）は、ブランク材がキャビティに流入する方法を左右します。Rが大きすぎると壁部にしわが発生する可能性があり、小さすぎると高い応力が生じてブランクが破断する可能性があります。

深絞り部品のしわを防ぐには、適切に調整されたブランクホルダーを使用してください。
深絞り部品のしわを制御する最も簡単な方法は、ブランクホルダーを使用することです。ほとんどの深絞り加工では、ストローク全体にわたって一定のブランクホルダー圧力を適用します。

とはいえ、可変ブランクホールド圧は実際に効果が実証されています。ラム位置に応じて圧力を線形に調整する空圧式または油圧式パッドです。このアプローチにより、許容キャビティ深さをさらに拡大できます。

NC制御のダイクッションを使用すると、絞り加工中に可変の圧力プロファイルを設定できます。初期段階では高い力を加えて材料をセットし、成形が進むにつれて圧力を緩めます。これにより、初期段階の変形を効果的に管理できます。

クッションパッドを解放して材料をキャビティ内に流入させ、その後徐々にピックアップ力を増加させて、伸ばされた部分のひずみ硬化を促進します。NCダイパッドを使用すると、しわや割れを抑えながら絞り深さを大幅に増加させることができます。

深絞り部品のしわ防止：キャビティ設計の考慮事項
パンチとキャビティの形状を最適化することで、しわのリスクを低減できます。割れを防ぐのに十分なだけのフランジ半径を指定することで、しわの発生を最小限に抑えられます。また、部品形状を簡素化し、非対称性を減らすことも有効です。多段階の絞りシーケンスにより、より高い制御が可能になり、しわの問題を減らせます。

ブランク形状も重要です。余分な材料をトリミングすることで、しわの発生傾向が低減します。板金には圧延方向があるため、応力は金型の向きと結晶粒の方向によって変化します。非対称部品では、複合絞りと深絞りのシーケンスを調整して、結晶粒に起因する応力を最小限に抑えることができます。

その他の確認すべき要因

高い圧縮応力、薄い板厚、潤滑不良、弱いブランクホールド、鋭いダイエッジ、硬い材料仕様は、すべてしわの原因となります。これらの変数を制御することで、絞り加工をクリーンに保ち、部品を公差内に維持できます。