Armadura d'acer i estampació de jous per a relés i interruptors en miniatura{0}}d'alta velocitat

Per als relés en miniatura-d'alta velocitat, l'induït i el jou han de proporcionar un recorregut magnètic controlat sense afegir massa innecessària ni arrossegament mecànic. Per tant, les peces d'estampació de l'armadura de relé de precisió requereixen un control simultani de la permeabilitat magnètica, la resistència a la tracció, la planitud, el gruix, l'alçada de la rebaba i la repetibilitat dimensional en lloc de la simple formació de xapa-metall.

 

Per als mecanismes de relé de cicle alt-, la selecció de material entre SPCC, ferro elèctric DT4 i acer al silici s'ha de basar en els requisits del circuit magnètic, la freqüència de funcionament, la càrrega mecànica i la geometria d'estampació. Un procés d'estampació estable pot tenir dimensions crítiques al voltant de ± 0,01 mm, mentre que el desbarbat secundari i la inspecció CMM controlen les superfícies funcionals que determinen el moviment de l'armadura i el conjunt del jou.

 

 

 

Un relé en miniatura converteix la força electromagnètica en moviment mecànic. Per tant, l'induït ha de realitzar dos treballs simultàniament:

Completa el circuit magnètic amb una reluctància prou baixa.

Mou-te ràpidament i repetidament sense inèrcia o deformació excessiva.

 

El problema d'enginyeria es fa més difícil a mesura que disminueixen les dimensions del relé. Una reducció del gruix de l'induït redueix la massa, però també redueix la rigidesa de la secció. Un aprimament excessiu pot augmentar la flexió, la distorsió i la variació dimensional després de l'estampació.

 

Peces d'estampació de l'armadura de relés: paràmetres magnètics i mecànics

 

Factor enginyeria	Efecte sobre l'induït del relé	Consideració de control típica
Permeabilitat magnètica	Determina la transmissió del flux magnètic	Grau del material i tractament tèrmic
Comportament de saturació	Limita la densitat de flux magnètic	Disseny de circuits electromagnètics
Força de rendiment	Controla la deformació permanent	Seleccionat segons la càrrega i la geometria
Gruix de la làmina	Influeix la massa i la trajectòria magnètica	Controlat mitjançant material entrant
Planitud	Afecta el contacte-cara del pol	Control d'estampació i anivellació
Alçada de la rebaba	Pot interferir amb l'espai d'aire	Encuny progressiu + desbarbat
Estat de la superfície	Afecta el muntatge i el contacte	Neteja i tractament de superfícies
Tolerància dimensional	Determina l'ajust i la bretxa magnètica	Encuny de precisió + inspecció CMM

 

L'armadura és especialment sensible a la variació de l'-aire. Fins i tot un petit canvi en la distància entre l'induït i el pol magnètic pot alterar la força magnètica disponible per a l'accionament.

 

Per aquesta raó, la qualitat de l'estampació s'hauria d'avaluar a nivell de muntatge funcional en lloc de només mitjançant la inspecció dimensional.

 

Per què la massa baixa és important en relés-d'alta velocitat

La inèrcia de l'induït augmenta amb la massa. Durant el canvi ràpid, una massa en moviment excessiva pot contribuir a un temps de resposta més llarg, una major energia d'impacte i un augment de la tensió mecànica.

 

Un component més prim no és automàticament millor. El disseny ha d'equilibrar:

Secció transversal magnètica{0}
Rigidesa mecànica
Massa de l'induït
Planitud
Radi de formació
Geometria de muntatge
Freqüència de commutació necessària

Per als components de relés en miniatura, aquest equilibri s'estableix normalment durant la revisió de DFM abans que comenci la-producció progressiva de matrius.

 

Control dimensional IATF 16949 per a l'estampació d'acer del jou de relé

El jou roman normalment estacionari i forma part del circuit magnètic. Per tant, la seva geometria requereix una alta estabilitat posicional al voltant dels forats de muntatge, les característiques de localització i les interfícies magnètiques.

 

Un pla de control de producció pot incloure:

Verificació de material entrant
Mesura del gruix de la bobina
Inspecció progressiva de la-primera-peça del dau
-Inspecció dimensional en procés
Inspecció-d'altura de rebaba
Mesura de la planitud
Inspecció CMM de perfils crítics
Traçabilitat del lot
Inspecció visual final
Documentació PPAP quan sigui necessari

Per a aplicacions de relés d'automoció, un marc de qualitat IATF 16949 proporciona una estructura adequada per al control de processos, la traçabilitat i la gestió de no conformitat.

 

Sol·liciteu una avaluació i un pressupost gratuïts de DFM

 

 

El gruix no és només una especificació del material. Per a un component magnètic amb una -secció transversal petita, la variació del gruix canvia directament tant l'àrea magnètica com la rigidesa mecànica.

 

Si el dibuix especifica un gruix nominal de 0,50 mm, per exemple, la variació en el material de tira entrant pot influir:

Trajecte del flux magnètic
Massa de l'induït
Alçada formada
Posició de flexió
Contacteu-per-armar la relació
Autorització de muntatge
Control d'estampació de ±0,01 mm per a components de relés en miniatura

Les dimensions crítiques poden requerir un control de ± 0,01 mm depenent de la geometria del component i la pila de tolerància funcional.

 

Les característiques crítiques típiques inclouen:

Longitud total de l'armadura
Ample-de la cara del pal
Diàmetre-del forat de muntatge
Distància del forat-a-la vora
Alçada de corba
Localització de la-posició de la pestanya
Pas de muntatge del jou
Planitud de superfícies magnètiques

No totes les dimensions requereixen ± 0,01 mm. L'aplicació de toleràncies innecessàriament ajustades augmenta el cost d'eines i d'inspecció sense millorar el rendiment del relé. L'enfocament correcte és identificar les dimensions CTQ a partir de la pila magnètica i mecànica-amunt.

 

Estampació progressiva per a la producció d'induïts i jous de relés

Una matriu progressiva pot integrar múltiples operacions dins d'una seqüència de producció:

Alimentació de bobina
Posicionament del pilot
Piercing
Ranurat
Entallament
Formant
Doblar
Talla-
Separació de parts

Per a l'estampació d'acer del jou de relé de gran-volum, l'estampació progressiva proporciona un posicionament repetible i un flux de material controlat.

 

El disseny de la matriu ha de tenir en compte:

Resistència a la tracció del material
Gruix del material
Lliurament de cisalla
Geometria del punxó
Desgast de la matriu
Tornada de primavera
Distribució de la franja
Evacuació de ferralla
Perforar-per-alinear el troquel

Per als components en miniatura, un espai lliure excessiu pot generar rebaves i inestabilitat dimensional, mentre que un espai lliure insuficient pot augmentar la força de perforació i accelerar el desgast de l'eina.

 

La planitud és un paràmetre funcional

Una armadura amb una longitud i una amplada acceptables encara pot fallar en el muntatge a causa de la tensió residual o la deformació local.

La planitud està influenciada per:

Tensió residual de la bobina
Direcció de rodament
Seqüència d'estampació
Forces de tall desiguals
Operacions de conformació
Desgast de l'eina
Duresa del material

Quan la cara del pol magnètic requereix un contacte proper, el requisit de planitud s'ha d'especificar al dibuix d'enginyeria i mesurar-lo mitjançant un sistema de dades adequat.

 

Inspecció CMM i verificació CTQ

Per a geometries d'armadura complexes, la inspecció CMM pot verificar múltiples característiques d'una estructura de dades.

Un programa d'inspecció típic pot avaluar:

 

Característic	Mètode d'inspecció	Propòsit d'enginyeria
Perfil	CMM	Verificar la geometria magnètica/mecànica
Diàmetre del forat	Calibre òptic/CMM	Comproveu l'ajust del muntatge
Posició del forat	CMM	Controlar la relació de muntatge
Gruix	Micròmetre	Verificar l'estat del material/procés
Planitud	CMM/calibre de planitud	Control dels seients de l'armadura
Alçada de la rebaba	Mesura òptica	Evitar interferències en el muntatge
Alçada de corba	Indicador d'altura/CMM	Verificar la geometria formada

 

Per a la producció de PPAP, l'anàlisi del{{0}sistema de mesurament també ha d'establir si el mesurador seleccionat pot distingir de manera fiable la variació del procés de la variació de la mesura.

 

 

 

La perforació crea inevitablement una vora tallada que consta de diverses zones: voladura, àrea brunyida, zona de fractura i rebava.

 

Per als components del relé en miniatura, les rebaves poden convertir-se en defectes funcionals en lloc d'imperfeccions estètiques.

Una rebaba pot:

Reduir l'espai lliure de muntatge
Interferir amb el moviment de l'armadura
Crear contaminació per partícules
Aïllament danyat
Afecta els seients-cara del pol magnètic
Augmenta la variació dimensional

Control de l'alçada de la rebaba segons la disciplina de procés ISO 9001 i IATF 16949

L'acceptació de la rebava s'ha d'establir a partir del dibuix dels components i dels requisits de muntatge en lloc d'un valor universal.

El procés de desbarbat adequat depèn de:

Grau del material
Gruix de la làmina
Alçada de la rebaba
Geometria de vora
Requisit de rugositat superficial
Retenció dimensional requerida
Volum de producció

Polit amb rodets per a components de relé en miniatura estampats

 

El poliment amb rodets pot eliminar o reduir les rebaves soltes alhora que millora la consistència de les vores entre lots.

És útil quan:

 

Els components tenen geometries relativament robustes
El tractament de les vores és necessari a múltiples costats
És necessari un-processament de gran volum
La pèrdua dimensional ha de romandre controlada

El procés s'ha de validar perquè un poliment mecànic excessiu pot arrodonir les vores funcionals i alterar petites característiques de localització.

 

Desbarbat químic per a components d'acer de precisió

El desbarbat químic pot proporcionar accés a vores internes difícils i geometries que són difícils d'arribar mecànicament.

Tanmateix, el control del procés ha d'incloure:

 

Concentració química
Temperatura del bany
Durada del tractament
Esbandida
Neutralització
Assecat
Prevenció de la corrosió

Un-processament excessiu pot eliminar l'excés de material i canviar la geometria de les característiques en miniatura.

Per als components que s'utilitzen posteriorment en conjunts elèctrics, també s'han de controlar els residus de neteja i la protecció contra la corrosió.

 

Desbarbat mecànic versus químic

Procés	Avantatge principal	Limitació principal	Aplicació adequada
Polit amb rodets	Tractament de vora{0}}alt rendiment	Pot arrodonir característiques nítides	Vores estampades generals
Acabat vibratori	Processament per lots	Limitacions d'accés als mitjans	Lots més grans
Raspall	Control localitzat	Menor eficiència de l'automatització	Vores seleccionades
Desbarbat químic	Arriba a vores complexes	Es requereix control de processos químics	Característiques fines/internes
Optimització de matrius de precisió	Redueix les rebaves en origen	Requereix inversió en eines	Producció en gran-volum

 

L'enfocament més eficaç sol ser la prevenció de rebaves en l'etapa d'estampació, seguida del tractament secundari mínim necessari per complir el dibuix.

 

 

La selecció del material hauria de seguir el circuit magnètic en comptes de triar simplement el full de-cost més baix.

 

Tres famílies de materials que es consideren habitualment per als components magnètics d'acer són SPCC, ferro elèctric DT4 i acer al silici.

 

Comparació de materials SPCC, DT4 i acer de silici

 

Paràmetre	SPCC	Planxa elèctrica DT4	Acer al silici
Característica primària	Acer de baix-carboni laminat-en fred	Planxa elèctrica d'alta puresa	Fe-Aliatge magnètic Si
Formabilitat mecànica	Bé	Bé, depèn-de la nota	Moderat
Rendiment magnètic	Moderat	Alt per a camins magnètics de CC	Potent rendiment magnètic de CA
Resistivitat elèctrica	Relativament baix	Relativament baix	Més alt
Control de corrent Eddy-	Limitat	Limitat	Millor
Ús típic	Parts/jous de relés estructurals	Components magnètics de CC	Circuits magnètics d'-CA/alta freqüència
Idoneïtat de l'estampació	Alt	Alt amb control de procés	Depenent del grau
Cost	Generalment més baix	Més alt	Depenent del grau
Controlador de selecció principal	Equilibri mecànic + econòmic	Trajecte del flux magnètic	Pèrdua magnètica-depenent de la freqüència

 

SPCC per a l'estampació d'acer del jou de relé

SPCC és un acer al carboni-laminat en fred especificat sota la norma JIS G 3141. La seva combinació de qualitat superficial, conformabilitat i disponibilitat el fa adequat per a molts components estructurals estampats.

 

Per als jous de relés on la geometria mecànica i la fabricabilitat dominen el disseny, SPCC pot ser apropiat quan les seves propietats magnètiques compleixen els requisits del circuit.

 

Les consideracions típiques inclouen:

Gruix de la làmina
Duresa
Resistència a la tracció
Permeabilitat magnètica
Profunditat de formació
Tornada de primavera
Protecció de superfícies

L'SPCC no s'ha de tractar automàticament com un substitut equivalent d'un acer magnètic dedicat.

 

Planxa elèctrica DT4 per a circuits magnètics

El DT4 s'utilitza habitualment a la Xina per a aplicacions de ferro elèctric on el rendiment magnètic és més important que el comportament de l'acer estructural normal.

 

Per a armadures i jous de relés, els paràmetres rellevants inclouen:

Permeabilitat magnètica
Força coercitiva
Característiques de saturació
Pèrdua del nucli
Propietats mecàniques
Condició de recuit

 

Quan l'eficiència magnètica afecta directament la potència de la bobina o la força d'accionament del relé, DT4 pot proporcionar una base d'enginyeria més sòlida que l'acer laminat en fred-general-.

 

Acer al silici per a aplicacions magnètiques de CA

L'acer al silici redueix les pèrdues elèctriques mitjançant l'augment de la resistivitat elèctrica i s'utilitza àmpliament en nuclis magnètics laminats.

 

Tanmateix, per a aplicacions de relés en miniatura, l'acer al silici s'ha de seleccionar segons la freqüència d'excitació real i les condicions de funcionament magnètics.

 

Si el relé funciona principalment amb excitació de corrent continu, els avantatges de l'acer al silici poden no justificar les seves consideracions addicionals sobre el material i el processament.

 

Matriu de selecció de materials per a components de relés en miniatura

 

Requeriment de relé	Orientació del material preferida	Raó
-Jou estructural de baix cost	SPCC	Bona conformabilitat i rendiment mecànic
Armadura magnètica de CC	DT4	Rendiment magnètic adequat per a circuits de corrent continu
camí magnètic de CA	Acer al silici	Reducció de la pèrdua-de corrents de Foucault
Estampat progressiu complex	SPCC / acer elèctric adequat	Depèn de la duresa i el gruix
Massa en moviment extremadament baixa	Acer magnètic de calibre prim{0}	Redueix la inèrcia de l'induït
Alta estabilitat dimensional	Full de qualificacions-controlat	Redueix la variació del procés

 

El material final s'ha de confirmar mitjançant proves magnètiques, proves mecàniques i proves d'estampació en lloc de seleccionar-se només a partir d'un nom de material.

 

 

 

Alguns components del relé en miniatura requereixen més que tancar i doblegar. Les operacions de muntatge en-de matriu poden integrar funcions d'unió mecànica directament a la seqüència d'estampació progressiva.

 

En-reblat i replantejat per a components de relés en miniatura

 

El-reblat o replantejat en matriu pot reduir les operacions de muntatge separades i mantenir la repetibilitat posicional.

Les aplicacions potencials inclouen:

Subconjunts d'induït
Conjunts de jou magnètic
Estructures de suports
Funcions de retenció-de primavera
Elements de posicionament mecànics

El procés d'unió ha de controlar:

Alçada del rebló
Diàmetre del rebló
Deformació del material
Força de retenció conjunta
Alineació de components
Esquerdes al voltant de la zona formada

Per a un relé de cicle alt-, l'articulació ha de romandre mecànicament estable durant tot l'accionament repetit.

 

Control elàstic en armadures d'acer estampat

 

El retorn elàstic és cada cop més important a mesura que el gruix del material disminueix i les toleràncies de formació s'estrenyen.

 

Els mètodes de control inclouen:

Radi de conformació optimitzat
Seqüència de conformació controlada
Compensació en geometria de matriu
Encunyar
Operacions de reatac
Control de lots de material

 

El valor de compensació correcte s'ha d'establir mitjançant assaigs d'estampació reals perquè el retorn elàstic depèn de la qualitat del material, el gruix, la direcció de laminació i la geometria de conformació.

 

 

Per a les aplicacions de relés d'automoció, el sistema de qualitat hauria de connectar la certificació del material, els paràmetres d'eines, els controls de procés i la inspecció final en una cadena de producció traçable.

 

Control de qualitat IATF 16949 per a l'estampació de l'armadura de relés

 

Un pla de qualitat de producció pot incloure:

PFMEA
Pla de control
Diagrama de flux del procés
Inspecció de material entrant
Inspecció de primer article
Monitorització SPC
MSA
Registres de manteniment de l'eina
Inspecció dimensional
Prova funcional
Control de no conformitat
Traçabilitat del lot

Documentació PPAP de nivell 3 per a components de relés d'automoció

 

Quan el client especifiqui PPAP Nivell 3, la presentació pot incloure:

Registres de disseny
Documents de canvi d'enginyeria
Aprovació d'enginyeria del client
DFMEA si escau
Flux del procés
PFMEA
Pla de control
Estudis MSA
Resultats dimensionals
Resultats de la prova de material/acompliment
Estudis inicials de processos
Documentació de laboratori qualificada
Aprovació de l'aspecte si escau
Peces de producció de mostres
Mostra mestra
Ajudes de control
Requisits-específics del client

El paquet d'enviament exacte ha de seguir el manual PPAP del client i els requisits específics.

 

Descarregueu l'especificació de disseny d'estampació de relés

 

 

La precisió de les eines estableix el límit superior de la precisió dels components repetibles. Per a les peces de relé en miniatura, el disseny de la matriu s'ha de desenvolupar al voltant de les dimensions crítiques identificades durant el DFM.

 

Controls progressius-de matriu per a l'estampació d'acer del jou de relé de precisió

Les consideracions clau d'eines inclouen:

Pals de guia de precisió
Despatx controlat-a-encuny
Alimentació estable per tira
Posicionament-del forat pilot
Materials de perforació-resistents al desgast
Insercions reemplaçables
Monitorització de les rebaves
Evacuació automàtica de ferralla
Protecció del sensor de tira
Manteniment preventiu programat

 

El desgast de l'eina s'ha de fer un seguiment amb CTQ mesurables en lloc de només pel recompte de curses de producció.

 

Per exemple, l'augment de l'alçada de la rebava, la deriva del diàmetre del forat o la desviació del perfil poden indicar un desgast progressiu del punxó o de la matriu abans que es produeixi una fallada completa de l'eina.

 

Manteniment d'eines sota control de producció IATF 16949

 

Un sistema de manteniment preventiu hauria de registrar:

Recompte de cops
Historial de substitucions de punxons
Substitució d'inserció de matriu
Freqüència d'afilat
Condició de rebava mesurada
Deriva dimensional
Temps d'inactivitat no planificat
Accions correctores

Aquesta informació proporciona un registre-de l'historial del procés per a la producció de components de retransmissió a llarg termini{{1}.

 

 

Abans d'aprovar les eines de producció, els equips d'adquisició i enginyeria haurien de confirmar el següent.

 

Requisits materials i magnètics
Definida la permeabilitat magnètica requerida
Freqüència de funcionament identificada
S'ha confirmat l'excitació de CC o CA
Grau de material especificat
Tolerància de gruix establerta
Mètode d'assaig magnètic definit
Requisits d'estampació de precisió
Dimensions CTQ identificades
Toleràncies de ±0,01 mm aplicades només quan la funció ho requereix
Dada de planitud establerta
Acceptació de la rebava definida
Requisits de formació i retorn elàstic documentats
S'ha verificat la viabilitat-de matriu progressiva
Requisits de superfície i vores
S'ha seleccionat el procés de desbarbat
Condició de vora especificada
Neteja requerida definida
S'ha confirmat la protecció contra la corrosió
Requisits de recobriment identificats si escau
Documentació de qualitat
S'han confirmat els requisits de la IATF 16949
PFMEA completat
Pla de control establert
Programa d'inspecció CMM elaborat
Requisits MSA definits
Requisits PPAP Nivell 3 confirmats si escau
Establida la traçabilitat del material

 

 

Una armadura de relé no es pot avaluar correctament només pel grau de material. El rendiment final magnètic i mecànic és el resultat de la interacció entre les propietats del material, la deformació de l'estampació, la tensió residual, la tolerància dimensional, la condició de la rebava i la geometria del conjunt.

 

Per exemple, canviar de SPCC a DT4 pot millorar el rendiment magnètic, però també canviar el comportament de conformació, el retorn elàstic i les condicions de les eines. Canviar el gruix de la làmina pot reduir la massa de l'armadura alhora que redueix la rigidesa estructural. L'augment de la intensitat de desbarbat pot millorar la qualitat de les vores però alterar petites característiques funcionals.

 

Per tant, la seqüència d'enginyeria correcta és:

 

Aplicació → Circuit magnètic → Material → Gruix → Disseny de matriu → Paràmetres d'estampació → Desbarbat → Inspecció → Validació del muntatge

Aquest enfocament és especialment rellevant a l'hora de produir peces d'estampació d'armatures de relés, estampació d'acer de jous de relés i altres components de relés en miniatura per a sistemes de commutació electrònica, de control industrial i d'automoció-.

 

 

Apollo Electronic Components (Xiamen) Co., Ltd. admet l'estampació de metalls de precisió i els processos de fabricació relacionats per a aplicacions de components elèctrics i nous-energètics.

 

Per a les armadures i els jous de relés, una avaluació d'enginyeria hauria de començar amb les del client:

Dibuix d'enginyeria 2D
Model CAD 3D
Especificació del material
Requisit de gruix
Volum anual
Dimensions CTQ
Especificació-del tractament superficial
Requisit de rendiment-magnètic
Condició de muntatge
Norma d'inspecció

A continuació, es pot avaluar la ruta de fabricació per a l'estampació progressiva, la conformació secundària, el desbarbat, la neteja, la inspecció i el muntatge.

 

Quan sigui necessari, la inspecció CMM, la documentació PPAP i els registres de producció controlada es poden incorporar al pla de qualitat.

 

L'objectiu no és simplement produir una peça d'acer estampada. L'objectiu és mantenir les característiques dimensionals i materials que determinen la força magnètica del relé, la resposta de commutació i l'estabilitat mecànica de cicle llarg-.

 

 

Quin és el cicle de lliurament típic de PPAP de nivell 3 per a peces d'estampació d'armadura de relé?

El cicle PPAP de nivell 3 depèn de la complexitat de l'eina, la qualificació del material, la validació dimensional i les proves específiques del client-. S'ha de confirmar un calendari realista després de la revisió de DFM i l'aprovació del prototip en lloc d'utilitzar un termini de lliurament genèric fix.

 

Com pot un fabricant controlar dimensions de ± 0,01 mm en estampacions de relés en miniatura?

El control comença amb un disseny-de matriu progressiu de precisió, material de bobina estable, espai controlat de punxó-a-la matriu i supervisió del procés. Aleshores, les dimensions crítiques s'han de verificar mitjançant mesuradors calibrats, mesura òptica o inspecció CMM.

 

Com es seleccionen SPCC, DT4 i acer al silici?armadura de relé i estampació del jou?

Generalment es considera SPCC on dominen les propietats mecàniques i la conformabilitat, DT4 on el rendiment magnètic de CC és important i l'acer de silici on les característiques de pèrdua-magnètica de CA justifiquen el seu ús. La selecció final requereix validació magnètica i estampació.