Clearance punch ke die untuk busbar tembaga dan aluminium

Clearence adalah jarak antara ujung potong pahat punch dan ujung potong die. Ini adalah satu angka, mudah salah, dan pada busbar lebih sering salah daripada parameter tooling lainnya. Sebagian besar panduan yang dipublikasikan ditulis untuk pengecoran lembaran pada 1-3 mm; busbar adalah 6-20 mm tembaga lunak, ulet, dan work-hardening. Persentasenya dapat dipindahkan. Konsekuensinya tidak.

Dua konvensi ada dan berbeda dengan faktor dua. Clearence total adalah selisih antara bukaan punch dan dimensi punch. Clearence per sisi adalah setengah dari itu, celah radial di satu titik di sekitar perimeter. Sebuah bagan pemasok yang menyatakan "tembaga, 20%" dan sebuah bengkil yang menggunakan 10% mungkin menggambarkan tooling yang identik. Konvensi yang digunakan oleh sejumlah angka harus ditetapkan sebelum membandingkannya dengan yang lain.

Apa yang diberitahukan oleh ujung potong

Lubang yang dipunch pada busbar memiliki empat zona, terlihat pada lubang dan terpantul pada slug. Membacanya adalah diagnosis tercepat yang tersedia, dan biayanya nol.

Rollover berada pada wajah masuk punch, di mana material mengalami yield dan terdorong ke dalam lubang sebelum terpotong, menyisakan bibir membulat. Kedalaman rollover meningkat dengan clearence, ketumpulan pahat, dan kelembutan material, sehingga bukan cacat tersendiri. Pada tembaga yang dianil selalu terlihat.

Burnish adalah pita cerah di bawah rollover, di mana dinding lubang digesek oleh sisi punch. Permukaannya halus dan lurus, dan secara dimensi adalah lubang tersebut. Panduan tooling Dayton Lamina mendeskripsikan clearence optimal sebagai menghasilkan slug dengan land burnish sekitar satu pertiga ketebalan material dan bidang patahan rata yang sejajar dengannya, yang berfungsi sebagai aturan penerimaan untuk busbar juga.

Fracture adalah sisa yang kusam dan kasar. Ini berjalan pada sudut karena retakan bergerak dari ujung punch ke ujung die, dan clearence menetapkan sudut itu. Permukaan patahan yang lurus, seragam, dan berkelanjutan dengan pita burnish berarti kedua retakan bertemu. Itulah seluruh tujuannya.

Burr berada pada wajah keluar punch: ligamen material terakhir yang meregang dan robek alih-alih tergesek. Ketinggian burr meningkat dengan clearence, keausan pinggiran, dan kelembutan.

Dua tanda kegagalan lebih penting dari yang lain. Pita gesek sekunder, yaitu pita burnish kedua di tengah dinding dengan tangga di antara keduanya, menunjukkan retakan dari punch dan retakan dari die tidak bertemu pada bidang yang sama dan material di antaranya harus digesek dua kali. Ini adalah hasil dari clearence yang terlalu sedikit. Rollover besar dengan burr tipis dan tidak beraturan serta pita burnish yang sangat pendek adalah hasil dari clearence yang terlalu besar.

Sebuah slug harus disimpan dari set tooling baru, diberi label dengan material, ketebalan, dan clearence. Membandingkan slug yang mencurigakan dengan yang diketahui baik membutuhkan lima belas detik dan menyelesaikan sebagian besar argumen tentang apakah pahat perlu diasah ulang atau clearence salah.

Clearence sebagai persentase ketebalan, per sisi

Rumus kerjanya adalah:

c = k × t          (clearance per side, mm)
die opening = punch size + 2c

Di mana t adalah ketebalan material dan k adalah rasio celah. Untuk busbar tembaga, k berada dalam rentang 5-12% per sisi. Di bawah 5% adalah wilayah geser sekunder dan kerusakan akibat panas. Di atas sekitar 12% pada batang tebal, rollover dan kontrol slug mulai mendominasi. Sekitar 10% per sisi adalah angka kerja yang umum, dan merupakan nilai yang digunakan oleh sebagian besar pemasok peralatan untuk batang setengah keras.

Rentang ini dihitung untuk ketebalan yang muncul pada panel listrik:

Jadi, tembaga 6 mm membutuhkan sekitar 0,3-0,7 mm per sisi, dan tembaga 10 mm sekitar 0,8-1,2 mm per sisi dengan bekerja pada setengah atas rentang. Bukaan die tersebut tampak sangat besar jika dibandingkan dengan pukulan, terutama jika insting berasal dari pekerjaan gauge tipis. Namun, angka-angka tersebut benar. Die untuk pukulan 13 mm pada tembaga 10 mm dengan 10% per sisi adalah 15 mm, dan lubang yang dihasilkan akan berukuran mendekati 13 mm, karena band burnish yang menentukan diameter lubang, bukan die.

Tabel yang dipublikasikan bervariasi, dan ada alasannya. Panduan peralatan Conic memberikan rasio celah untuk tembaga sebesar 0,20-0,25 sebagai angka total pada mesin servo dan hidrolik, yaitu 10-12,5% per sisi, dengan catatan untuk mengalikannya dengan 1,4 di atas ketebalan 3,2 mm. Secara harfiah, ini mendorong tembaga tebal ke 14-17% per sisi. UniPunch mencantumkan tembaga pada 20% dari ketebalan untuk setengah keras dan 25% untuk temper keras, sekali lagi sebagai total. Pekerjaan celah terengineer Dayton, yang merupakan stamping gauge tipis, menggunakan angka yang lebih tinggi lagi. Perbedaan ini nyata dan bukan karena kelalaian: optimum bergantung pada apakah umur peralatan, burr minimum, atau pengulangan dimensi yang menjadi prioritas, dan ketiga hal tersebut tidak mencapai puncaknya pada celah yang sama.

Celah terlalu kecil

Retakan dari pukulan dan retakan dari die masing-masing dimulai dari tepi potongnya sendiri dan merambat satu sama lain. Dengan celah yang benar, keduanya berada pada bidang yang sama dan bertemu. Dengan celah yang tidak cukup, keduanya melewati satu sama lain, dan ligamen di antaranya harus ditembus dalam peristiwa kedua. Hal ini menghasilkan band geser sekunder, lubang yang kasar dan tidak konsisten, dan lubang yang lebih kecil dari pukulan.

Konsekuensi pada peralatan lebih buruk daripada konsekuensi pada bagian. Tembaga memantul kembali ke sisi pukulan setelah putus, sehingga pada celah yang ketat, lubang menutup pada pukulan dan setiap pukulan berakhir dengan pasangan interferensi yang harus dipaksa keluar saat retract. Gaya stripping naik, sisi aus, dan panas gesek menumpuk di ujung. Contoh lapangan Dayton menunjukkan perubahan warna di belakang ujung akibat mekanisme ini, dengan perlakuan panas pukulan rusak dan umurnya berakhir jauh sebelum tepi itu sendiri aus. Dalam kasus parah, ujung kelelahan dan terlepas.

Retract, bukan stroke pemotongan, adalah saat sebagian besar keausan terjadi. Dayton menempatkannya hingga dua pertiga dari total keausan pukulan, dan ini sepenuhnya fungsi dari seberapa ketat lubang mencengkeram sisi pukulan. Ini adalah argumen terkuat untuk tidak menjalankan celah di bagian bawah rentang pada tembaga. Tembaga lunak, sehingga mesin tidak pernah mengeluh. Namun akun peralatan akan mengeluh.

Tonase puncak naik pada celah yang ketat juga, karena lebih banyak ketebalan yang digeser daripada dipatahkan. Pada mesin dengan sedikit ruang kepala, ini adalah jalur yang mungkin menuju ram yang macet pada batang paling tebal dalam pekerjaan.

Celah terlalu besar

Material membengkok ke dalam die sebelum dipotong. Rollover membesar, band burnish memendek, zona patah mengambil alih sebagian besar dinding, dan tinggi burr naik. Lubang menjadi oversize dan tepinya tidak lagi tegak lurus, yang penting di mana lubang merupakan permukaan sambungan baut.

Kegagalan operasionalnya adalah slug pulling. Saat celah meningkat, slug menjadi pas longgar di dalam matris dan ikut naik bersama poin saat ditarik keluar, bukannya jatuh. Slug mendarat di atas bar dan terdorong ke lubang berikutnya, atau tersangkut di stripper. Pada tembaga, mekanismenya adalah adhesi film minyak dan vakum yang terbentuk antara slug yang melengkung dan wajah poin. Adhesi magnetis, penyebab ketiga yang umum pada pekerjaan baja, tidak berlaku.

Tindakan pencegahannya bersifat mekanis: pin ejector berpegas di wajah poin dengan lubang vent samping, sudut potong yang melengkungkan slug sehingga pemulihannya sendiri melepaskannya, atau matris dengan area pemotongan pendek diikuti bagian pelega yang lebih sempit yang menggenggam slug agar tidak bisa naik. Membatasi masuknya poin ke dalam matris hingga sekitar 0,5-0,8 mm di bagian bawah langkah membantu, karena masuk yang dalam menciptakan lebih banyak vakum saat keluar. Daftar lengkap dan nilai masing-masing tersedia di masa pakai alat dan biaya per lubang.

Lubang kecil pada bar tebal

Busbar memiliki masalah geometris yang tidak dimiliki pengerjaan lembaran tipis. Lubang pelumas M12 berdiameter 13 atau 13,5 mm. Pada bar 10 mm, rasio diameter lubang terhadap ketebalan sekitar 1,3; pada bar 12 mm, rasionya sekitar 1,1. Ini adalah lubang pendek dan dalam, dan tidak berperilaku seperti lubang 25 mm pada lembaran 3 mm.

Di bawah rasio diameter-terhadap-ketebalan sekitar 1,5, slug menjadi sulit dilengkungkan dan terlepas. Beban poin meningkat, area burnish memanjang, burr membesar, dan lubang menjadi undersize. Panduan dari Dayton adalah menambahkan 1% per sisi ke celah nominal setelah lubang turun menjadi 1,5 kali ketebalan, meningkat hingga sekitar 4% per sisi ekstra saat diameter lubang sama dengan ketebalan. Diterapkan pada lubang 13 mm pada tembaga 12 mm, koreksi ini bukan opsional, dan ini menjelaskan mengapa set alat yang bekerja sangat baik pada 6 mm menjadi bermasalah pada 12 mm dengan persentase nominal yang sama.

Data masa pakai alat dari PASS Stanztechnik setuju dari sisi lain: faktor penurunan nilainya adalah 0,6-0,8 untuk fitur potong yang lebih kecil dari 1,5 kali ketebalan lembaran, dan 0,3-0,5 untuk yang lebih kecil dari 1,0 kali ketebalan. Lubang kecil pada bar tebal menghabiskan masa pakai alat setengah hingga dua pertiga dari yang seharusnya dicapai.

Gaya lubang, dan pengaruh geometri poin

Gaya yang diperlukan adalah area yang dicambuk dikalikan dengan kekuatan geser material, F = keliling × t × τ, atau F = π × d × t × τ untuk lubang bulat. Contoh perhitungan dan referensi kekuatan geser tersedia dalam artikel pendamping tentang penskalaan gaya tekan untuk pelubangan busbar, dan perhitungannya dapat langsung dilakukan di kalkulator gaya pelubangan busbar.

Celah berinteraksi dengan ini, begitu pula geometri poin. Poin berwajah rata memotong seluruh keliling sekaligus, sehingga seluruh gaya muncul sebagai puncak dan pelepasan saat snap-through bersifat keras. Menggerinda shear pada wajah poin menunda pemotongan dan tonase puncak turun, tetapi pada busbar tebal, penurunannya tidak sebesar yang disarankan pemasaran. Grafik faktor shear dari H. Weiss memberikan, pada bahan 1/4 in (6,35 mm), faktor 0,90 untuk kedalaman shear 1/16 in (1,6 mm), 0,85 untuk 3/32 in (2,4 mm), dan 0,65 untuk 3/16 in (4,8 mm). Shear dangkal pada tembaga tebal memberikan keuntungan 10%. Mendapatkan 35% membutuhkan kedalaman shear mendekati tiga perempat ketebalan bar, yang merupakan poin panjang dan rapuh.

Rata memberikan gaya puncak tertinggi, lubang paling kotak, dan slug paling rata. Shear tunggal, wajah yang digerinda miring melintasi poin, memberikan pengurangan gaya terbesar tetapi mendorong poin ke samping, dan pada poin busbar yang pendek, beban samping tersebut masuk ke panduan dan stripper. Rooftop, simetris terhadap garis tengah, menyeimbangkan beban samping dan merupakan pilihan umum untuk semua lubang kecuali yang terkecil. Pada pelubangan, letakkan shear pada poin bukan pada matris: anggota mana pun yang membawa sudut akan mendistorsi sisi potongnya, dan pada lubang pelubangan, slug adalah buangan sementara bar adalah produknya.

Aluminium bukan tembaga, dan 6101 bukan 1350

Aluminium mengubah dua hal. Kekuatan geser turun jauh, dan penurunannya tidak merata di seluruh grade yang digunakan untuk busbar.

Kekuatan geser paduan konduktor lunak 1xxx berada di sekitar 60-80 N/mm²; UniPunch mencantumkan 1100-O pada 62 N/mm² dan 1100-H14 pada 76 N/mm², yang merupakan urutan yang tepat untuk batang 1350-H111. Batang berpadu dan yang melalui perlakuan panas adalah material yang berbeda. Kekuatan geser yang dipublikasikan untuk 6101-T6 sekitar 22 ksi, kira-kira 150 N/mm², dan 6061-T6 dicantumkan pada 207 N/mm². Penentuan ukuran press atau set alat untuk "aluminium, 80 N/mm²" dan kemudian menerima batang 6101-T6 hampir menggandakan gaya yang sebenarnya diperlukan. Paduan dan temper harus ditetapkan sebelum perhitungan tonase.

Celah untuk busbar aluminium sedikit lebih kecil dari tembaga pada ketebalan yang sama, biasanya sekitar 8-10% per sisi, karena kekuatan geser yang lebih rendah memungkinkan retakan menyebar dengan mudah. Masalah aluminium adalah adhesi. Aluminium melekat pada baja alat, menumpuk pada sisi punch, lalu menggores ratusan lubang berikutnya. Pelapisan membantu, dan PASS Stanztechnik mengutip faktor umur alat 2,0-4,0 untuk pelapisan yang sesuai, yang berarti paduan khusus aluminium daripada TiN serbaguna. Pelumasan membantu lebih banyak lagi. Faktor penurunan daya PASS untuk pengoperasian tanpa pelumasan lembaran adalah 0,4-0,6, sehingga pelubangan busbar kering adalah ekonomi semu.

Temper tembaga sama pentingnya. Di bawah EN 13601, batang Cu-ETP disuplai sebagai R220 lunak dianil pada 220-260 N/mm² tarik, R240 setengah keras pada 240-300, dan R290 keras pada 290-360. Perbedaan ini cukup jauh sehingga set alat yang disesuaikan untuk satu temper tidak akan optimal pada temper lain.

Penentuan burr pada gambar

Sebagian besar gambar busbar tidak menyebutkan apa pun tentang burr, dan kemudian inspeksi menolak bagian-bagian berdasarkan standar yang tidak tertulis. Mekanisme untuk menyatakannya dengan benar adalah ISO 13715, Dokumentasi produk teknis — Sisi bentuk tidak terdefinisi — Penunjukan dan pembesaraan, edisi ketiga 2017.

Standar ini memberikan simbol grafis yang ditempatkan pada sisi, dengan tanda dan nilai di dalamnya. Tanda membawa arti:

• + menunjukkan kelebihan material yang diizinkan, yang disebut standar sebagai passing. Burr didefinisikan secara eksplisit sebagai kasus khusus dari passing eksternal. Satu nilai positif berarti batas lain adalah nol, sehingga undercut tidak diizinkan.
• − menunjukkan pengurangan material yang diperlukan, sebuah undercut. Satu nilai negatif berarti passing tidak diizinkan, sehingga tidak ada burr sama sekali yang diperbolehkan dan sisi harus dipatahkan.
• ± menunjukkan bahwa keduanya diperbolehkan, dan hanya dapat digunakan dengan nilai ukuran.

Ukuran adalah deviasi maksimum yang diizinkan, ditulis setelah tanda. Batas atas dan bawah keduanya dapat diberikan, bertumpuk. ISO 13715 juga menyediakan penunjukan arah di mana passing atau undercut diizinkan, yang merupakan klausul yang paling penting pada busbar, karena burr pada sisi sambungan dari sambungan baut berbeda masalahnya dengan burr pada sisi bebas.

ISO 13715 tidak menyatakan angka apa yang harus ditulis. Ini berasal dari fungsi sisi:

• Sisi sambungan baut: burr berada di antara dua konduktor yang kawin dan menahannya berjauhan, mengurangi luas kontak dan meningkatkan resistansi sambungan. Karena IEC 61439 menetapkan batas kenaikan 70 K pada terminal untuk koneksi konduktor eksternal, resistansi sambungan adalah masalah kepatuhan, bukan kosmetik. Tentukan sisi burr, dan tentukan dengan ketat.
• Bor lubang tempat batang baut lewat: burr di sini mengganggu perakitan dan dapat menggores baut. Pengendalian sedang sudah cukup.
• Sisi di dekat penghalang insulasi atau celah udara: pertanyaan celah dan creepage IEC 60664-1, karena burr tajam yang menonjol meningkatkan kekuatan lapangan secara lokal. Ini juga tempat di mana standar kadang diklaim mewajibkan chamfering. Tidak ada yang mewajibkan. Perlakuan sisi adalah sarana untuk memenuhi ketentuan dielektrik, bukan persyaratan dengan sendirinya.

Untuk pola lubang menurut DIN 43673-1, yang menetapkan lokasi dan ukuran lubang ditambah data dasar untuk sambungan sekrup pada busbar persegi panjang, spesifikasi burr berada pada gambar yang sama dengan pola tersebut.

Di mana batasnya cukup ketat sehingga pelubangan saja tidak dapat memenuhinya, operasi turunan diperlukan daripada celah yang semakin ketat. Sikat atau belt penghilangan burred pada mesin seperti BND800-2, yang menangani batang dengan ketebalan 0,5 hingga 50 mm dan lebar 100 hingga 800 mm, menghilangkan argumen tersebut. Mengejar burr 0,05 mm dengan memperketat celah mengorbankan umur punch dan kualitas lubang secara bersamaan.

Pengaturan dan pemeriksaan pada mesin

Jarak bebas merupakan bagian dari set alat, bukan dari mesin tekan, sehingga pada mesin pelubang dan pemotong jarak bebas ditetapkan saat paham dan die dipesan dan diverifikasi saat dipasang. Ukur paham dan die secara terpisah dan hitung jarak bebas daripada mempercayai label; paham yang diasamkan pada sisi bukan pada permukaan bukan lagi ukuran yang tertera. Kemudian periksa konsentrisitas, karena angka per sisi harus berlaku di seluruh lingkaran. Paham yang 0.1 mm dari pusat pada jarak bebas nominal 0.8 mm menghasilkan 0.7 mm di satu sisi dan 0.9 mm di sisi lain, dan geriginya akan terlihat asimetris. Pada pusat pemrosesan dengan turret multi-stasiun yang mempertahankan posisi ±0.05 mm, keselarasan stasiun dan kebersihan turret merupakan bagian dari rantai jarak bebas.

Apa yang dilakukan aliran plastik lokal ini terhadap kelurusan batang dibahas di datar, lurus dan torsi setelah pemrosesan, dan ringkasan proses pelubang mencakup di mana lubang berada dalam rute sisanya.