Ghidul complet despre cum este fabricat un arc: materiale, proces și mașini

Răspuns rapid: Cum se face un arc

Un arc începe ca o bobină de sârmă și devine o componentă de precizie prin parcurgerea unei serii de pași controlați de fabricație. Răspunsul direct este că arcurile sunt făcute prin alimentarea cu sârmă într-o mașină de formare sau bobinare a arcurilor, înfășurându-l în jurul sculei pentru a crea raza și pasul dorite, apoi aplicând tratament termic, șlefuire, finisare și inspecție. Înfășurarea la rece este cea mai comună meladă, deoarece este rapidă și rentabilă pentru diametre de sârmă de până la aproximativ 10 până la 12 mm. Barele mai mari sunt adesea înfășurate la cald, deoarece oțelul este prea rigid pentru a se îndoi cu precizie la temperatura camerei.

Deși secvența poate varia în funcție de tipul de arc, fluxul de producție tipic arată astfel:

1. Selectați materialul de sârmă, diametrul și starea de suprafață corecte.
2. Introduceți firul într-o mașină de bobinat sau de formare cu arc CNC.
3. Înfășurați sau îndoiți firul în forma elicoidală necesară.
4. Tăiați arcul la lungime și separați-l de alimentarea sârmei.
5. Tratamentul termic sau ameliorarea stresului piesei pentru a elimina stresul intern.
6. Slefuiți fețele de capăt, formați cârlige sau finalizați orice operație secundară.
7. Aplicați un finisaj de protecție și testați arcul pentru sarcină, debit și dimensiuni.

Pe scurt, un arc este realizat prin deformarea plastică controlată a sârmei într-o formă elastică, urmată de tratamente termice și mecanice care fac ca forma să fie fiabilă sub sarcini repetate.

Materiale folosite pentru a face arcuri

Prima decizie în producția de primăvară este alegerea materialului. Majoritatea arcurilor sunt fabricate din oțel pentru arcuri, deoarece oferă o rezistență ridicată la curgere și o rezistență bună la oboseală. Cele mai comune grade de carbon sunt similare cu SAE 1070 până la 1095. Sârma de siliciu crom temperat cu ulei este un alt material utilizat pe scară largă pentru aplicații cu stres ridicat. Mediile rezistente la coroziune duc de obicei la clase de oțel inoxidabil, cum ar fi 302, 304 sau 316. Pentru modele conductoare sau cu magnetic scăzut, sunt selectate cuprul beriliu și bronzul fosfor.

Starea materialului este la fel de importantă ca și compoziția. Sârma preîntărită este înfășurată la rece și apoi eliberată doar de stres, ceea ce menține producția rapidă. Sârma recoaptă este înfășurată într-o stare mai moale și ulterior întărită și călită. Diametrele mari de sârmă, de obicei peste 10 până la 12 mm, necesită adesea înfășurare la cald, deoarece rigiditatea materialului face dificilă formarea la temperatura camerei. Folosirea unei stări greșite a firului poate avea ca rezultat bobine divizate, diametre inconsecvente sau durată redusă la oboseală.

Dacă comparați opțiunile materiale, un detaliat ghid pentru selectarea materialelor de sârmă cu arc vă poate ajuta să echilibrați capacitatea de încărcare, rezistența la coroziune și costul. Alegerea afectează nu numai durata de viață a arcului, ci și tipul mașinii, viteza de formare și ciclul de tratament termic.

Proces de fabricație de primăvară pas cu pas

Procesul de bază de realizare a unui arc este același, indiferent dacă piesa este un arc de compresie mic sau o bobină mare de suspensie. Acești pași descriu călătoria completă de la sârmă la arcul terminat.

Bobinarea și formarea sârmei

Procesul de fabricare a arcurilor începe pe o mașină de bobinat. Sârma este trasă dintr-o bobină cu ajutorul rolelor de alimentare, îndreptată și împinsă împotriva unui dorn sau a unei unealte de formare. Mașina rotește firul în jurul sculei pentru a crea corpul elicoidal, iar pasul este controlat de mișcarea axială a sculei sau a ghidajului de sârmă. Pentru arcuri cilindrice standard, o mașină de bobinat CNC este cea mai rapidă opțiune. De exemplu, a Mașină de bobinat cu arc CNC cu 3 axe poziționează ghidajul firului, instrumentul de pas și diametrul bobinei cu precizie controlată prin servo. Acest tip este comun pentru arcurile de compresie și extensie în producția de volum mediu. Formele mai complexe necesită o mașină de formare cu axe suplimentare care să poată îndoi firul în mai multe direcții fără o came fixă.

Mașină personalizată TK-320B 3AXES CNC pentru bobinat cu arc Fabrică, companie - WNJ Machine Zhejiang Omnipotent Spring Machine Co., Ltd (WNJ Machine) este o fabrică de mașini de bobinat cu arcuri CNC TK-320B cu 3 axe din China, care se comercializează cu ridicata și... Vizualizare produs →

În timpul bobinei la rece, sârma preîntărită la temperatura camerei este forțată în jurul sculei. Deoarece oțelul arcului rezistă la îndoire, mașina trebuie să aplice o forță mare. În bobinarea la cald, firul este încălzit cu bobine de inducție înainte de a intra în prima. Bobinarea la cald reduce forța necesară și evită fisurarea barelor grele, dar adaugă o etapă de încălzire și îndepărtarea calcarului.

Tratament termic și ameliorarea stresului

După bobinare, arcul este plin de solicitări interne. Dacă este folosit fără tratament, arcul poate avea o fixare permanentă sau se poate fisura sub sarcină. Reducerea stresului se face prin încălzirea arcului la aproximativ 250 până la 450 de grade Celsius timp de 20 până la 60 de minute, în funcție de material și diametrul firului. Această temperatură este sub temperatura de întărire, deci reduce doar stresul rezidual, păstrând în același timp rezistența mecanică a sârmei preîntărite. Pentru arcurile formate din sârmă recoaptă, este necesar un ciclu complet de călire și revenire. Arcul este încălzit la temperatura de austenitizare, stins în ulei și apoi temperat la o temperatură mai scăzută pentru a regla duritatea și ductilitatea. Ambele procese sunt efectuate într-un cuptor de temperare industrial. Mulți producători folosesc a cuptor de temperare cu arc din inoxidabil deoarece oferă încălzire uniformă, viteză reglabilă a transportorului și zone de temperatură controlată. Calitatea constantă a tratamentului termic este critică: un arc care este sub-călit va fi prea fragil, în timp ce un arc supra-călit își pierde capacitatea de încărcare.

Fabrică personalizată de cuptor de temperare cu arc WNJ210 (seria Panint), companie - WNJ Machi Zhejiang Omnipotent Spring Machine Co., Ltd (WNJ Machine) este o fabrică din China WNJ210 Spring Temper Furnace (Seria Panint) și... Vizualizare produs →

Măcinarea și pregătirea finalului

Arcurile de compresie au nevoie de obicei de suprafețe plate, pătrate, astfel încât arcul să poată sta uniform într-un ansamblu. Capătul arcului este închis în timpul bobinei, apoi arcul este măcinat pe o mașină de șlefuit cu arc CNC. O polizor dublu disc proceseaza ambele capete in acelasi timp, ceea ce reduce variatia intre arcuri. Operația de șlefuire trebuie să îndepărteze suficient material pentru a crea o suprafață plană de reazem fără a reduce prea mult secțiunea transversală a firului. Toleranțele tipice de șlefuire la capăt sunt controlate la câteva zecimi de milimetru și multe arcuri sunt măcinate până la o perpendicularitate la capăt de 1 până la 3 grade. Pentru arcurile de extensie și de torsiune, capetele nu sunt șlefuite. În schimb, bucle, cârlige sau picioare sunt formate într-o operațiune separată folosind instrumente de îndoire.

Shot Peening și presetare

Shot peening este un proces de lucru la rece care lovește suprafața arcului cu o împușcătură rotundă mică. Creează stres rezidual de compresiune în stratul exterior, ceea ce îmbunătățește semnificativ durata de viață la oboseală. Arcurile care suferă milioane de cicluri, cum ar fi arcurile de supapă, sunt șlefuite după tratamentul termic și înainte de șlefuire sau acoperire. Presetarea, uneori numită scragging, este o altă operație comună. Arcul este comprimat la înălțime solidă sau aproape de acesta, astfel încât orice deformare plastică are loc în timpul producției, mai degrabă decât în ​​timpul funcționării. Acest lucru ajută arcul să-și mențină lungimea liberă proiectată sub compresie repetată.

Acoperire și finisare

Etapa finală de fabricație este protejarea suprafeței de coroziune și deteriorări mecanice. În funcție de material și aplicație, arcul poate fi îmbibat cu ulei, acoperit cu oxid negru, zincat, acoperit cu pulbere sau vopsit. Arcurile din oțel inoxidabil și din aliaj de nichel pot fi folosite fără nicio acoperire. Pentru arcurile auto, acoperirea cu pulbere este populară deoarece oferă un finisaj gros, durabil și poate fi aplicată în orice culoare. Acoperirea se aplică după toate celelalte operații, astfel încât suprafețele de șlefuire și de șlefuire nu sunt acoperite până când sunt deja terminate.

Cum sunt fabricate diferite tipuri de arcuri

Diferite tipuri de arcuri impun cerințe diferite asupra procesului de fabricație. Înțelegerea acestor diferențe ajută la alegerea echipamentului. Arcurile sunt folosite în orice de la aplicații cu arcuri auto to producție de primăvară de calitate medicală , iar fiecare mediu verifică diferite moduri de eroare.

Arcuri de compresie

Arcurile de compresie sunt elice spiralate deschise concepute pentru a rezista forțelor de împingere. De obicei au capete închise, pătrate. Capetele pot fi șlefuite pentru o așezare mai bună. În timpul bobinei, pasul trebuie controlat cu precizie deoarece determină rata arcului. O mică variație a pasului poate modifica sarcina la o înălțime dată. De aceea, mașinile de bobinat CNC cu reglare servo pasului sunt preferate pentru arcurile de compresie.

Arcuri de prelungire

Arcurile de prelungire lucrează în tensiune. Ele sunt înfășurate cu bobine care se ating unele de altele și au o tensiune inițială care ține bobinele împreună. Capetele sunt formate în cârlige, bucle laterale sau bucle speciale. Tensiunea inițială este controlată de rotirea firului și presiunea de alimentare în timpul bobinei. Operația de formare a cârligului este adesea efectuată ca o etapă separată de îndoire după înfășurarea corpului. Sârma trebuie să fie suficient de moale pentru a permite formarea cârligului fără crăpare.

Arcuri de torsiune

Arcurile de torsiune stochează energia de rotație. Au un corp elicoidal și două picioare care se extind spre exterior. Picioarele sunt realizate prin îndoirea capetelor firului în unghiuri specifice. Formarea unui arc de torsiune necesită un control precis al poziției picioarelor și al distanței dintre picioare. Acest lucru este mai ușor de realizat la mașinile de formare cu mai multe axe care pot îndoi sârmă în mai multe planuri fără a muta arcul pe o altă stație de lucru.

Forme de sârmă și arcuri complexe

Nu toate izvoarele sunt elicoidale circulare. Multe arcuri cu scop special, inclusiv arcuri serpentine, arcuri jartieră și forme complexe de sârmă, sunt produse pe mașini CNC de îndoit sârmă. Aceste mașini folosesc mai multe axe pentru a îndoi firul într-un contur bidimensional sau tridimensional. Deoarece nu există un dorn de bobinare, software-ul de programare trebuie să definească fiecare punct de îndoire și rază. O mașină cu 5 axe sau 12 axe oferă flexibilitatea de a face cleme auto, forme de sârmă chirurgicală și arcuri industriale de reținere.

Mașini de cheie folosite pentru a face arcuri

Linia de echipamente pentru producția de primăvară este de obicei aranjată în jurul etapei de formare. O linie completă poate include un alimentator de sârmă, o mașină de bobinat sau de formare, o mașină de șlefuit, un cuptor de temperare și o unitate de finisare a suprafeței. Înțelegerea a ceea ce face fiecare mașină este importantă pentru a selecta combinația potrivită.

Mașini CNC pentru bobinat cu arc

Aceste mașini sunt făcute pentru a produce arcuri elicoidale din sârmă. Acestea controlează lungimea de alimentare, diametrul bobinei și pasul cu servomotoare. O configurație cu 3 axe este potrivită pentru arcurile standard de compresie și extensie. Ghidajul sârmei se mișcă radial pentru a controla diametrul, instrumentul de pas se mișcă axial pentru a controla distanța, iar rolele de alimentare avansează sârma. Rezultatul este un corp de arc reproductibil, cu caracteristici de sarcină consistente.

Mașini CNC pentru formarea arcurilor

Mașinile de formare folosesc mai multe axe de scule în loc de un singur dorn, permițând îndoirea sârmei în direcții diferite. O mașină de formare cu 5 axe este utilizată pe scară largă pentru arcurile complexe de compresie, tensiune și torsiune care necesită mai mult decât simpla bobinare. Mașina poate produce diferite tipuri de arcuri fără a schimba o came dedicată. De exemplu, a Mașină de formare a arcurilor CNC cu 5 axe poate crea diverse arcuri cu forme speciale dintr-o singură configurație. Acest lucru este util pentru piese auto, componente electrice și prototipuri personalizate.

Personalizat CNC-635Z 5AXES CNC MAȘINĂ DE FORMARE A ARCOLOR Fabrică, Companie - WNJ Machine Zhejiang Omnipotent Spring Machine Co., Ltd (WNJ Machine) este o fabrică de mașini de formare a arcurilor CNC-635Z 5AXES CNC-635Z și com... Vizualizare produs →

Mașini fără came

Mașinile fără camă folosesc axe servo-acționate pentru fiecare mișcare. Ele oferă o flexibilitate ridicată și o schimbare rapidă. O mașină fără came cu 12 axe poate efectua îndoirea sus-jos și stânga-dreapta, controlul avansului și reglarea pasului într-un singur ciclu. Aceste mașini sunt preferate atunci când amestecul de produse se schimbă frecvent, deoarece noile forme ale pieselor pot fi încărcate ca programe, mai degrabă decât came mecanice.

Echipamente de măcinare și călire a arcurilor

Mașinile de șlefuit îndepărtează materialul de pe fețele de capăt ale arcurilor de compresie. O mașină de șlefuit de bază este suficientă pentru o precizie scăzută, dar producția de volum mare folosește polizoare CNC automate cu roți ceramice sau diamantate. Cuptoarele de temperare completează ciclul de tratament termic. Pot fi alimentate cu transportor sau tip lot, cu incalzire electrica sau pe gaz. Un cuptor de temperare din serie inoxidabilă este adesea folosit când materialul arcului este rezistent la coroziune sau produsul necesită o fiabilitate exactă a temperaturii.

Dispozitive de îndreptat și alimentatoare de sârmă

Deși nu sunt acoperite de fiecare ghid, un dispozitiv de îndreptat sârmă și un derulator îmbunătățesc precizia întregii linii. Sârma cu curbură bobină nu poate fi formată cu precizie decât dacă este îndreptată înainte de a intra în rolele de alimentare. Multe mașini cu arc CNC includ un dispozitiv de îndreptat, dar un suport separat de alimentare cu sârmă poate fi utilizat pentru bobine grele și producție de mare viteză.

Cum să alegeți echipamentul potrivit pentru producția de arc

Mașina cu arc potrivită depinde de dimensiunile arcului, de volumul de producție și de nivelul de automatizare necesar. Un producător care produce un milion de arcuri de compresie identice pe zi are nevoie de o configurație diferită față de un atelier care produce arcuri personalizate în loturi mici.

• Gama de diametre a firului: Sistemul de alimentare al mașinii trebuie să poată trage diametrul de sârmă selectat fără alunecare. Rolele de alimentare și puterea motorului determină diametrul maxim al firului.
• Tip arc: Arcurile de compresie și extensie pot fi realizate pe un bobinator. Torsiunea și formele complexe necesită de obicei un formator cu mai multe axe.
• Viteza de iesire: Producția de volum mare necesită o mașină servo-acționată de mare viteză, cu un sistem de tăiere rapid.
• Flexibilitatea sculelor: Dacă frecvența de schimbare este mare, o mașină fără came cu memorie de program va reduce timpul de nefuncționare.
• Cerințe de precizie: Arcurile utilizate în aplicații medicale sau auto au nevoie de toleranțe mai strânse, ceea ce înseamnă de obicei pas și diametru servocontrolat.
• Integrare cu procesele din aval: Bobinatorul trebuie să fie alimentat într-o râșniță și un cuptor de temperare care poate gestiona rata de ieșire.

Un arc care a fost proiectat pentru 60.000 de cicluri de încărcare va eșua încă devreme dacă mașina produce o lungime liberă inconsecventă. Prin urmare, calitatea mașinii de bobinare definește adesea calitatea arcului finit.

Controlul calității și toleranțele în producția de primăvară

Controlul calității în fabricarea arcurilor se referă la precizia dimensională și la performanța mecanică. Cele mai frecvente verificări sunt lungimea liberă, diametrul exterior, numărul de bobine active, rata arcului și sarcina la o înălțime specificată. În producția în loturi, toleranțele tipice de lungime liberă sunt de plus sau minus 1% până la 2% din valoarea nominală, în timp ce toleranța de rată a arcului este adesea de plus sau minus 5% până la 10%. Pentru arcurile de precizie, aceste toleranțe pot fi mai strânse.

Dacă fețele de capăt ale unui arc de compresie nu sunt paralele cu axa arcului, arcul se va înclina când este comprimat și își va reduce durata de viață. De aceea, măcinarea finală este inspectată pe fiecare lot. Testarea de sarcină se efectuează cu un tester de arc calibrat, iar defectele de suprafață sunt detectate prin inspecție cu curenți turbionari sau metode cu particule magnetice pentru piesele cu solicitare ridicată.

Întrebări frecvente

Care este primul pas în realizarea unui arc?

Primul pas este selectarea materialului corect de sârmă și introducerea acestuia într-o mașină de bobinat sau de formare cu arc. Mașina trage firul, îl îndreaptă și îl îndoaie în jurul unui instrument de formare pentru a crea forma elicoială.

De ce izvoarele au nevoie de tratament termic?

Bobinarea introduce tensiuni interne care pot provoca fisuri sau prize permanente. Reducerea stresului de la un cuptor de temperare elimină acest stres intern, păstrând în același timp rezistența firului. Pentru firele recoapte, un ciclu complet de întărire și revenire transformă firul brut într-un material de arc durabil.

Care sunt principalele tipuri de mașini de fabricare a arcurilor?

Principalele tipuri sunt mașini CNC de bobinat cu arc pentru arcuri elicoidale standard, mașini CNC pentru formarea arcurilor pentru forme complexe, mașini fără came pentru schimbare flexibilă, mașini de șlefuit cu arc pentru prelucrarea finală și cuptoare de temperare pentru tratament termic.

Poate aceeași mașină să facă diferite tipuri de arcuri?

Da, o mașină de formare CNC cu mai multe axe poate produce arcuri de compresie, extensie și torsiune prin schimbarea programului și a sculelor. Un bobinator standard cu 3 axe este mai limitat și funcționează cel mai bine pentru arcurile de compresie și extensie cu geometrie simplă.

Cum este controlată pasul unui arc în timpul bobinei?

Pasul este controlat de mișcarea axială a instrumentului de pas după ce firul face o bobină. Pe o mașină de bobinat CNC, această mișcare este servo-controlată, astfel încât pasul poate fi ajustat cu precizie și repetat pentru fiecare arc din lot.

Gânduri finale

Producția de primăvară este o combinație de cunoștințe materiale și utilaje de precizie. Un arc se defectează atunci când materialul, procesul de formare sau tratamentul termic este greșit. Alegerea unui echipament care se potrivește cu dimensiunea firului, geometria arcului și volumul de producție este cea mai practică modalitate de a menține arcurile consistente. O linie de producție bună care combină echipamente de bobinare, formare, șlefuire și revenire asigură că arcul finit îndeplinește cerințele de sarcină și oboseală.