Накратко

Пукането при тегловни матрици е сериозен производствен дефект, предизвикан основно от прекомерно напрежение, дефекти в материала, операционни грешки и лошо проектиране на инструмента. Основните причини включват локално компресионно напрежение, което води до усилване на деформацията, освобождаване на вътрешни напрежения в материала и металургични дефекти както в матрицата, така и в заготовката. Недостатъчно смазване, неправилна центровка на оборудването и несъответстваща геометрия на матрицата – като неправилни радиуси или междинни разстояния – също са значими фактори за ранна повреда на матрицата.

Разбиране на ключовата разлика: пукане срещу разделяне

Преди да се диагностицира повреда, е важно да се различават напукването и разделянето, тъй като техните основни причини и решения са принципно различни. Грешното определяне на вида на повредата често води до неправилни и неефективни коригиращи действия. Въпреки че и двете водят до отхвърляне на детайла, те произлизат от противоположни състояния на напрежение.

Разделени е повреда от опън. Настъпва, когато метала е прекомерно разтегнат, надхвърляйки максималната му способност за удължение. Този процес често се предхожда от видимо изтъняване на материала, известно като «вратинка». Представете си, че дърпате парче тафи, докато се изтъни в средата и накрая се скъса. При процеса на изтегляне разделянето обикновено изглежда като хоризонтален скъс в близост до радиуса на пуансона, където материала е станал твърде тънък. Често срещаните решения включват увеличаване на радиуса на пуансона, подобряване на смазването или използване на материал с по-добри свойства на удължение.

Разтръсване , обратно на това, е компресионен пробив. Той се получава при прекалено голяма локализирана компресия, която кара материала да стане прекомерно натрошен и крехък в определена област. Както е посочено в анализ на Производителят , този режим на повреда води до дебелина на метала в местото на чупене, по-голяма от първоначалната. Пукнатините често се появяват като вертикални повреди и все по-често се срещат при високопрочни стомани и неръждаеми стомани. Опитът за отстраняване на пукнатина с решение, предназначено за разцепване, ще влоши само проблема.

За да се помогне за правилната диагностика, вземете предвид следните основни разлики:

Причини, свързани с материала, и вродени дефекти

Физическите и химическите свойства както на заготовката, така и на матрицата често са източници на пукнатини. Повредите, идващи от материала, могат да бъдат незабележими, но имат сериозни последици за добива при производството и живота на инструмента. Тези проблеми могат условно да се разделят на въпроси, свързани с суровините, използвани при изтеглянето, и дефекти в материала на матрицата.

За заготовката лошият подбор на суров материал е основната причина. Материали с ниска пластичност или висок индекс на студено втвърдяване, като аустенитна неръждаема стомана, са особено чувствителни. По време на деформацията тези материали могат да претърпят фазово преобразуване, което води до крехка мартензитна структура, правейки ги склонни към пукане, както обясняват експерти в Kanou Mould . Освен това повърхностни дефекти по заготовката, като драскотини или захапване, могат да нарушат гладкото течение на материала в матрицата, което води до пукнатини — често срещан проблем, посочен от Точна формовка .

От гледна точка на инструментите, качеството на материала на матрицата е от първостепенно значение. Матрица, изработена от карбид с ниско качество, може да доведе до катастрофален отказ. Подробен анализ на отказите в Списание за тръби и профили на производителя посочва металургични дефекти като порестост поради неправилно спечелване като основна причина. Когато карбидният прах не е правилно спечен, волфрамовите и кобалтовите компоненти не се свързват правилно, което намалява структурната цялост на матрицата и нейната способност да издържа на натоварванията при изтегляне. Това създава слаби места, където лесно могат да възникнат и разпространят пукнатини.

За намаляване на отказите, свързани с материала, няколко стратегии са ефективни:

• Избор на материал: Изберете материали с добра пластичност и формуемост за предвиденото приложение. За материали, които значително усилват твърдостта при обработка, планирайте междинна процес на отжигане, за да се възстанови ковкостта.
• Контрол на качеството: Осигурете строга проверка на постъпващите суровини, за да се установят повърхностни дефекти или неравномерности в дебелината.
• Спецификация на материала за матрицата: Изисквайте висококачествени, правилно спечени карбиди или други подходящи инструментални стомани от проверени доставчици. Уверете се, че материала за матрицата е подходящ за напреженията при изтегляне на конкретни работни материали.

Експлоатационни повреди: технологични напрежения, смазване и центриране

Дори при перфектни материали и конструкция на матрицата, грешки в самия процес на изтегляне са основна причина за пукнатини. Тези експлоатационни повреди често произтичат от сложното взаимодействие между напрежение, триене и механична настройка. Отстраняването им изисква внимателно наблюдение и контрол на производствената среда.

Една от най-основните причини е освобождаването на вътрешно напрежение . Както отбелязват множество източници от индустрията, вътрешното напрежение е неизбежен страничен продукт при производството на метали. По време на процеса на изтегляне тези натрупани напрежения се освобождават, което може да се прояви под формата на пукнатини, понякога незабавно след оформянето или дори след определен период на съхранение. Това важи особено за материали с висок индекс на навсяване.

Недостатъчно смазване е още един критичен експлоатационен дефект. Смазките образуват защитна пленка между матрицата и заготовката, намалявайки триенето и топлината. Когато тази пленка се разгражда, възниква контакт метал към метал, който води до залепване, увеличени сили при изтеглянето и в крайна сметка – до пукнатини. Изборът на смазка е от решаващо значение; за трудни материали като неръждаемата стомана може да се наложи използването на специализирани смазки, като PVDF пленки, за да се осигури ефективна бариера.

И накрая, механично несъосване може да предизвика нееднородни напрежения, които водят до ранно разрушаване на матрицата. Напрегнатият ролк, подаващ жицата в матрицата под неправилен ъгъл, например, създава неравномерен модел на износване. Това концентрира напрежението върху определени точки в матрицата, което води до локално износване и пукнатини. Както показа един практически случай, проблемът не бил в матрицата, а в кантовата ролка по веригата, която причинявала несъосността.

Операторите могат да използват следния контролен списък за диагностициране и предотвратяване на експлоатационни повреди:

• Проверка на смазването: Проверете дали системата за смазване функционира правилно и дали се използва подходящ смазочен материал за дадения материал и процес.
• Проверка на съосността: Редовно проверявайте всички компоненти на тегличния стан, включително ролки и насочващи елементи, за износване и осигурете правилната съосност на заготовката при навлизането ѝ в матрицата.
• Контрол на параметрите: Осигурете скорости на изтегляне и коефициенти на редукция в рамките на препоръчителните граници за обработвания материал.
• Управление на напрежението: При материали, склонни към закъснело пукане, трябва възможно най-скоро след формоването да се прилагат топлинни обработки за отслабване на напреженията.

Недобре проектирани матрици и ниско качествено изпълнение

Качеството на проектирането и изграждането на изтеглителната матрица е от основно значение за нейната производителност и дълготрайност. Недостатъци в която и да е от тези области могат да създадат концентрации на напрежение и проблеми с течението на материала, които директно водят до пукане, независимо от качеството на материала или точността на експлоатацията. Добре проектирана матрица осигурява гладко течение на материала, докато зле проектирана матрица се противопоставя на това.

Чести проектиращи грешки включват неправилна геометрия. Например, ако радиусите на пуансона и матрицата са твърде малки (твърде остри), те могат да ограничат движението на материала към полостта на матрицата, увеличавайки опънните напрежения и причинявайки пукнатини. Обратно, ако радиусът е твърде голям, това може да доведе до гънки. Според CNstamping , неправилният зазор между матрицата и умиращия е още една честа причина за пукане. По същия начин недостатъчната дължина на ъгъла на подход концентрира силата на изтегляне в твърде малка област, измествайки смазващия материал и водейки до залепване и повреда.

Некачествената конструкция може да подкопае дори перфектен дизайн. Завършването между карбидния вложка и стоманената обвивка е от решаващо значение както за механичната опора, така и за отвеждане на топлината. Ако вложената част не е напълно поддържана — например поради конична вътрешност на обвивката — тя не може да издържи силите на изтегляне и ще се напука. Правилното термично свиване на вложката в обвивката е от съществено значение, за да се осигури максимална контактна площ, която позволява на обвивката да действа като радиатор и да предотврати прегряването на вложката.

За да се избегнат тези проблеми, от съществено значение е партньорството с компетентен и опитен производител на матрици. Специалистът може да осигури правилното проектиране и изграждане на инструмента за конкретното приложение, като има предвид свойствата на материала, наклона и експлоатационните натоварвания. Например, специалисти като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. използват напреднали CAE симулации за оптимизиране на дизайна на матриците и разчитат на дълбок експертен опит в управлението на проекти, за да предлагат висококачествени и надеждни инструменти за изискващи приложения като автомобилно штамповане.

Основни аспекти при проектирането и изграждането на матрици включват:

• Оптимизирана геометрия: Осигурете се, че радиусите, междинните пространства и ъглите на подход са адаптирани към конкретния материал и геометрия на детайла.
• Правилна поддръжка на вложки: Използвайте вложки с центрирано шлифоване и се уверете, че те са напълно поддържани в корпуса, за да се максимизира топлопреминаването и механичната якост.
• Движение на материала: При нестандартни заготовки вземете предвид конструкции с вдлъбнати конични ъгли, за да се предотврати забиването на остри ъгли в равнините на матрицата.
• Експертно сътрудничество: Работете плътно с доставчиците на инструменти, за да валидирате дизайна и да гарантирате прилагането на висококачествени методи на изграждане.

Често задавани въпроси

1. Каква е причината тапанът да се напука по време на процеса на формоване?

Тапанът може да се напука поради няколко причини, основно свързани с напрежението и цялостността на материала. Основните причини включват концентрация на напрежение от недобре проектирания матричен блок или неправилно подравняване, което насочва огромна сила към малка област. Друг важен фактор е неравномерното разпределение на карбидите в инструменталната стомана, което създава слаби точки. Накрая, високите температури по време на работа могат да намалят устойчивостта на материала към пукане, особено ако матрицата не се охлажда правилно.

2. Какви са причините за пукане на метала?

Пукарането в метали обикновено се причинява от напрежение, което надхвърля якостта на материала. Това може да се случи по различни начини, включително механично претоварване от приложени сили (например при процес на изтегляне), термично напрежение вследствие бързо нагряване или охлаждане, остатъчно вътрешно напрежение от предходни производствени стъпки и околната среда, като корозията, която отслабва материала с времето. Дефекти в материала, като порестост или включвания, също служат като начални точки за пукнатини.

3. Какво причинява повечето пукнатини при формоване на листови метали?

При формоване на листови метали повечето пукнатини се причиняват от прекомерна локализирана деформация. Това често се дължи на неправилна междина на матрицата, при която зазоринът между пуансона и матрицата е твърде малък, което принуждава метала да се пресява или напука. Лошата подравненост също може да създаде неравномерно напрежение, довеждащо до разрушаване. Друга честа причина е недостатъчна подкрепа или стегане на материала, което позволява на ламарината да се разтегли неравномерно и да надхвърли границата си на удължение, което води до напукване или пукнатини.