Een casestudy over precisieafsnijding versus stempelen

Als een gestempelde spacer gewoon niet goed genoeg is

Er was eens - meer dan 20 jaar geleden - een groot autoproductiebedrijf met een geweldig idee voor hun brandstofinjectiesysteem:ze vonden een klep uit die open en dicht ging als een hartklep, om afwisselend brandstof te doseren en af ​​te dichten brandstof in. Om bij deze nieuwe klep te passen, had het bedrijf een afdichtring nodig waarvan de dikte, vlakheid en parallelliteit werden gecontroleerd tot microntoleranties.

De autofabrikant wilde met name een kleine, perfect platte ring die een oppervlak zou vormen dat precies op het oppervlak van de klep past en goed afdicht zodat er geen brandstof zou ontsnappen als de klep in de gesloten positie was. Het oppervlak van het afstandsstuk moet bestand zijn tegen vuil worden om een ​​goede afdichting te behouden en te voorkomen dat brandstof in het injectiesysteem lekt. Het zou ook miljarden cycli moeten doorstaan, met herhaaldelijk openen en sluiten van de klep.

Het autobedrijf was op zoek naar een zeer dunne, ringachtige metalen ring die minder dan 0,050 inch dik was en toleranties voor vlakheid, haaksheid en parallelliteit in de micron had om vervorming van het oppervlak te voorkomen. De spacer moest ook feilloos presteren, ongeacht de temperaturen waaraan hij werd blootgesteld - van ijskoud tot zinderende motorhitte. Bovendien had het bedrijf miljoenen van deze afstandhouders nodig en wilde ze ze tegen lage kosten!

Gerelateerd artikel:Uw strakke tolerantie kan een serieuze invloed hebben op de onderdeelkosten

De opties voor precisiestempelen

Het bleek dat het bereiken van een perfect vlakke afstandsring een echte uitdaging was, en de autofabrikant worstelde met het vinden van een onderdeel waarvan ze zeker waren dat het niet zou vervormen onder motoromstandigheden.

Eerst ging de autofabrikant naar een bedrijf voor precisiestempels voor de vervaardiging van de spacer. De ring uit een vel stempelen leek aanvankelijk de perfecte methode om een ​​vlak stuk met een horizontale nerf te maken. Bij het testen kon het onderdeel echter zijn vlakheid niet behouden, waarbij er altijd enige kromming langs het lichaam plaatsvond; bovendien zou de gestempelde rand van het onderdeel vervormd zijn.

Vervolgens probeerde de autofabrikant een leverancier die de afstandsringen zou maken door middel van fineblanking, een nauwkeurig metaalvormingsproces dat een hybride is van de stempel- en koude extrusiemethoden. Fineblanking maakt gebruik van een drievoudige hydraulische pers en speciaal ontworpen gereedschap om onderdelen te produceren met volledig geschoren, recht gesneden randen.

Voor de spacer-toepassing van de autofabrikant produceerde de fineblanking-methode een schoner geschoren omtrek dan conventioneel precisiestempelen. Behalve dat het iets duurder was dan conventioneel precisiestempelen, produceerde fijnblankeren echter geen vlakheid die in de loop van de tijd kon worden behouden. De automaker ontdekte ook dat de korrelrichting van deze processen voor problemen zorgde bij het testen van de levensduur.

Derde optie is de charme

Ten slotte kwam de automaker naar Metal Cutting om andere opties te onderzoeken om de juiste vervormingsvrije vlakheid, scherpe rand en buitendiameter voor hun afstandsring te bereiken. We hebben een andere benadering gekozen dan de vorige leveranciers, en suggereerden het gebruik van buizen - ofwel geëxtrudeerd of met behulp van een massieve staaf of grotere buis getrokken door een matrijs om de juiste ID te verkrijgen - om een ​​ring te produceren die vervolgens nauwkeurig op de juiste dikte werd gesneden vereist voor de afstandhouder.

In tegenstelling tot stempelen en fineblanking, produceerde precisieafsnijding een korrelstructuur in de getrokken richting van de buis die de kans op kromtrekken in de loop van de tijd verkleinde in vergelijking met een platte korrel. Waar stempelen en fijnblank trekken en bramen kon veroorzaken waar het materiaal werd geschoren, produceerde precisieafsnijding scherpe hoekradiussen. In staat om braamvrije afsnijding van zeer dunne materialen te leveren zonder vervorming of vervorming van het uiteinde, hield de precisieafsnijding ook krappe toleranties terwijl het de afmetingen leverde die de automaker nodig had voor zijn zeer dunne afstandsstuk.

Uiteindelijk bleek precisie-uitschakeling de "nog lang en gelukkig" optie voor deze toepassing. Hoewel het proces vooraf niet zo goedkoop zou zijn als stempelen of fineblank, waren de kosten het zeker waard in vergelijking met de kosten van vervanging als de revolutionaire flap van de autofabrikant was geïnstalleerd met een afstandsstuk dat gedoemd was te mislukken - niet één keer, maar miljoenen keer.