Накратко

Галванозата при штамповане е разрушителна форма на адхезивен износ, често наричана "студено заваряване", при която инструментът и заготовката се сваряват на микроскопично ниво поради прекомерно триене и топлина. Предотвратяването изисква многослойно инженерно решение, а не единична бърза поправка. Трите основни линии отбрана са: оптимизиране на дизайна на матриците чрез увеличаване на зазора между пуансона и матрицата в участъците с уплътняване (като ъглите при изтегляне), избор на различни материали за инструментите (например алуминиев бронз), за да се прекъсне химическото сродство, и нанасяне на напреднали покрития като TiCN или DLC, само след като повърхността е перфектно полирания. Експлоатационни корекции, като използване на смазки под изключително високо налягане (EP) и намаляване на скоростта на пресата, служат като крайни противоотмерки.

Физиката на галванозата: Защо възниква студеното заваряване

За да се предотврати залепването на матриците, първо трябва да се разбере, че то принципно се различава от абразивното износване. Докато абразивното износване е подобно на шкурване на дърво с груба хартия, залепването е феномен на адхезивно износване произлиза, когато защитните оксидни слоеве върху металните повърхности се разрушават под въздействието на огромното налягане на пресата за щамповане. Когато това се случи, химически активният „прясно изработен“ метал на заготовката влиза в директен контакт с инструменталната стомана.

На микроскопично ниво повърхностите никога не са напълно гладки; те се състоят от върхове и вдлъбнатини, известни като неравности. При висока тонаж, тези неравности се закачат една за друга и генерират интензивно локализирано топлина. Ако двата метала имат химическа сродност — например неръждаема стомана и D2 инструментална стомана, които и двете съдържат големи количества хром — те могат да се свържат атомно. Този процес е известен като миграция от повърхност към повърхност oR студено заваряване . Докато инструментът продължава да се движи, тези заварени връзки се изсичат, откъсвайки парчета материал от по-меката повърхност и ги отнасят върху по-твърдия инструмент. Тези отлагания, или "голфове", след това действат като плугове, причинявайки катастрофални драскотини върху последващите части.

Първа линия на отбрана: Конструиране и геометрия на матрицата

Най-честото заблуждение в индустрията е, че покритията могат да поправят всеки проблем с износване. Въпреки това, експерти в индустрията предупреждават, че ако основната причина е механична, прилагането на покритие просто „покрива проблема“. Основният механичен виновник често е недостатъчно зазор между пуансон и матрица , особено при дълбоко изтеглени части.

При дълбокото изтегляне листовият метал претърпява компресия в равнината, докато навлиза в кухината на матрицата, което води до естествено уплътняване на материала. Ако дизайна на матрицата не вземе предвид това уплътняване — особено при вертикалните стени на ъглите на изтеглянето — зазорът изчезва. Матрицата буквално "стиска" материала, създавайки масивни върхове на триенето, които никакво количество смазка не може да преодолее. Според MetalForming Magazine , важна превантивна мярка е да се обработи допълнителен зазор (често 10–20% от дебелината на материала) в тези зони на уплътняване.

За сложни производствени серии, като автомобилни ръчни лостове или подрамки, прогнозирането на тези зони на уплътняване изисква изтънчен инженеринг. Точно тук партньорството със специализирани производители става стратегическо предимство. Компании като Shaoyi Metal Technology използвайте напреднали анализи с помощта на КЕМ и протоколи, сертифицирани по IATF 16949, за да вградите тези допуски за зазор при проектирането на матриците, осигурявайки безпроблемно производство при високотонажно автомобилно штамповане от първия ход.

Друг геометричен фактор е посоката на полирване производителите на инструменти и матрици трябва да полират участъците на матрицата паралелно по посока на наковала или движението при изтегляне. Полирането напреки оставя микроскопични бразди, които действат като абразивни файлове срещу заготовката, ускорявайки разграждането на филма от смазващо вещество.

Материалознание: Стратегията „Различни метали“

При штамповане на неръждаема стомана или високопрочни сплави изборът на инструментална стомана е от решаващо значение. Често срещан режим на повреда включва използването на инструментална стомана D2 за штамповане на неръждаема стомана. Тъй като D2 съдържа приблизително 12% хром, а неръждаемата стомана също разчита на хрома за корозионна устойчивост, двата материала притежават висока „металургична съвместимост“. Те имат тенденция да залепват един за друг.

Решението е да се използва разнородни метали да се преодолее тази химическа сродност. При тежки случаи на залепване, инженерните бронзови материали, по-специално Алуминиева бронза , често са по-добри от обикновените инструментални стомани. Въпреки че алуминиевата бронза е по-мека от стоманата, тя притежава отлична смазваемост и топлопроводност и, най-важното, не образува студено заваряване с ферозни основи. Използването на вложки или букси от алуминиева бронза в области с високо триене може да елиминира адхезивното износване там, където по-твърдите материали се провалят.

Ако за издръжливост е задължително използването на инструментална стомана, разгледайте класове от порошковата металургия (PM), като CPM 3V или M4. Те предлагат по-финоразпределени карбиди в сравнение с обикновената D2, осигурявайки по-гладка повърхност, която е по-малко склонна да инициира цикъла на адхезивно износване.

Напреднали повърхностни обработки и покрития

След като механиката и материалите са оптимизирани, повърхностните покрития осигуряват крайна защита. Физическото утайване от пари (PVD) е стандартно за съвременното щанцоване, но изборът на подходящата химична формула е от решаващо значение.

• TiCN (Титанкарбонитрид): Отлично универсално покритие, което осигурява по-голяма твърдост и по-ниско триене в сравнение със стандартното TiN. Често се използва при обработката на високопрочни стомани.
• DLC (Diamond-Like Carbon): Известно с изключително ниското си коефициент на триене, DLC е премиум избор за алуминий и трудни нечугунени приложения. Имитира свойствата на графита, позволявайки на заготовката да се плъзга с минимален съпротивителен момент.
• Нитридиране: Процес на дифузия, а не покритие – азотирането затвърдява самата повърхност на инструменталната стомана. Често се използва като базова обработка преди нанасяне на PVD покрития, за да се предотврати „ефектът яйчена черупка“, при който твърдо покритие се напука, защото подложката отдолу създава меко място.

Критично предупреждение: Покритието е толкова добро, колкото е качеството на подготовката на подложката. Повърхността на инструмента трябва да бъде полирания до огледален финиш преди покритие. Всички съществуващи драскотини или неравности просто ще бъдат възпроизведени от покритието, създавайки твърди, остри върхове, които агресивно ще повредят заготовката.

Експлоатационни противодействия: Смазване и поддръжка

На производствената площадка операторите могат да намалят риска от залепване чрез дисциплиниран контрол на процеса. Първият фактор е смазване . За предотвратяване на залепването често простите масла са недостатъчни. Процесът изисква смазочни материали с добавки за екстремно налягане (EP) (като сяра или хлор) или твърди бариери (като графит или дисулфид на молибден). Тези добавки образуват „трибологична пленка“, която разделя металите, дори когато течното масло бъде изместено под въздействието на пресовото усилие.

Управление на топлината е вторият оперативен фактор. Залепването се активира термично; по-високите температури омекотяват заготовката и насърчават свързването. Ако се появи залепване, опитайте да намалите скоростта на пресата (удари в минута). Това понижава температурата на процеса и дава на смазващия материал повече време да се възстанови между отделните удари. Rolleri също предлага прилагането на „мостова“ последователност на рязане при пробивни операции, при която ударите се редуват, за да се предотврати локално натрупване на топлина и материал.

Накрая, рутинното поддържане трябва да бъде превантивно. Не чакайте да се появи галванезиране. Въведете график за обработка и почистване на радиусите на матриците, като премахвате микроскопското залепване, преди то да се превърне в пагубен възел. Остри инструменти намаляват тонажа, необходим за оформяне на детайла, което води до намаляване на триенето и топлината, които задвижват механизма на галванезирането.

Вграждане на надеждност в процеса

Предпазването от галванезиране на матрици не е въпрос на късмет; това е дисциплина на физиката и инженерството. Като се спазват законите на триенето — осигуряване на достатъчно разстояние за движение на материала, избор на химически несъвместими материали и поддържане на защитна пленка от смазка — производителите могат практически да елиминират студеното заваряване. Разходите за първоначален проектен анализ и висококачествени материали са нищожни в сравнение с простоюването от заклещена матрица или процентa на скрап от охлузвания детайли. Лекувайте причината, а не симптома, и последващата производствена надеждност е гарантирана.

Често задавани въпроси

1. Как да намалите галванезирането при штампови матрици?

За намаляване на залепването, обърнете внимание на три области: Механика, Материали и Смазване. Първо, осигурете достатъчно разстояние между пуансона и матрицата (добавете 10–20% допълнително в зоните с уплътняване). Второ, използвайте различни метали, като алуминиев бронз или покрити PM стомани, за предотвратяване на студено заваряване. Трето, използвайте високовискозни смазки с добавки под екстремно налягане (EP), за да се запази защитна пленка под натоварване.

2. Помага ли препарата против залепване за предотвратяване на залепването?

Да, антисезни състави могат да предотвратят залепването, като въведат твърди смазки (като мед, графит или мolibден) между повърхностите. Тези твърди вещества осигуряват физическа бариера, която задържа двата метални повърхности на разстояние, дори когато високото налягане изтласква течните масла. Въпреки това, антисезният състав е локализирана оперативна корекция и не отстранява основни конструктивни дефекти, като твърде малък ходов разтвор.

3. Каква е основната причина за залепването?

Основната причина за залепването е адхезивно износване движи се от триене и топлина. Когато високото налягане разрушава защитната оксидна пленка върху металните повърхности, оголените атоми могат да се свържат или „заварят“ заедно. Това е най-често срещано, когато инструментът и заготовката имат подобен химичен състав (напр. штамповане на неръждаема стомана с необработена инструментална стомана), което води до висока металургична сродност.