Накратко

Штамповането на галванизирана стомана води до уникално трибологично предизвикателство: мекото и реактивно цинково покритие създава различно триене в сравнение с обикновената стомана. Основният проблем е "прехвърлянето на цинк" или олющване, при което покритието преминава към повърхността на матрицата, причинявайки явление на "залепване-плъзгане", описвано често от операторите като скърцащ звук, подобен на тебешир по дъска. Тази нестабилност на триенето причинява разделяне на детайлите, отлепяне на покритието и бързо износване на инструментите.

За да се решат тези проблеми при штамповане на галванизирана стомана , производителите трябва да управляват цялата трибологична система. Това включва поддържане на pH на смазката между 7,8 и 8,4, за да се предотврати оцветяването, използване на инструменти с PVD покритие (като TiAlN), за да се намали адхезията, и разширяване на отворите в матриците, за да се компенсира дебелината на покритието. Успехът се крие в предотвратяването на първоначалния пренос на цинк, който предизвиква катастрофално повреждане на матрицата.

Кризата с триене и залепване: улавяне на цинк и поддръжка на матрици

Най-разпространеният вид повреда при штамповане на галванизирани листове е залепването, често наричано "улавяне на цинк". За разлика от абразивното износване при високопрочни стомани, улавянето на цинк е адхезивен механизъм на повреда. Мекото цинково покритие при огромната топлина и налягане по време на изтеглянето буквално се споява към повърхността на матрицата. След като този пренос започне, той променя геометрията и повърхностната обработка на матрицата, създавайки груба област с високо триене, която драска и поврежда следващите детайли.

Проучвания с използване на симулатори за влачене през профилирани пръстени разкриха характерно поведение „залепване-плъзгане“ при електрогалванизирани стомани. По време на тестването това се проявява като първоначален връх на натоварването — рязко увеличаване на силата на триене, докато цинкът се залепва към инструменталната стомана. На работното място тази нестабилност на триенето причинява шумно скърцане или трептене. Тази нестабилност не е просто досада; води до неравномерно движение на материала, което кара стоманата да се заклинва в областите на фиксиращите щифтове или да се деформира там, където би трябвало да се движи свободно.

За да се борим с това, стратегиите за поддръжка на матриците трябва да еволюират. Традиционните методи за полиране, използвани за чиста стомана, могат да бъдат вредни, ако са твърде агресивни. Вместо това, фокусът трябва да бъде върху запазването на огледален финиш, който предотвратява първоначалното залепване. Напреднали PVD (Physical Vapor Deposition) покрития, като Titan Aluminum Nitride (TiAlN) или Diamond-Like Carbon (DLC), са задължителни за съвременните матрици. Тези твърди, гладки покрития осигуряват химическа бариера, към която цинкът не може лесно да се присъедини, значително удължавайки интервалите между спиранията за поддръжка.

Режими на повреда на покрития: Отлупване срещу Нахабвяне

Разбирането на разликата между отлупване и нахабвяне е от решаващо значение за диагностициране на основната причина за повредата. Тези два дефекта изглеждат подобни за неподготвеното око, но произтичат от напълно различни металургични режими на повреда. Грешната диагноза често води до скъпи и неефективни противоотводни мерки.

Отлупване е повреда на лепилото на интерфейса между стоманеният субстрат и цинковия слой. Обикновено се появява като големи, различни чипове цинк, които се откърпват, често причинявани от прекомерно дебели покрития (обикновено над 810 ml), които генерират високи вътрешни напрежения по време на деформация. Често се наблюдава при продукти с горещо-потапяна галванизация (ГИ), при които крехкият интерметален слой на интерфейса се чупи при натиск на рязане.

Смес от масла , напротив, представлява цялостно разрушаване в самото покритие. То се проявява като фин прах или натрупване на отломки в матрицата. Това е особено често при галванозапечатана (GA) стомана, при която покритието е сплав от желязо и цинк. Въпреки че галванозапечатането е по-твърдо и по-добре заваряемо, неговото покритие по своята същност е по-крехко. Степента на образуване на прах често е свързана с удължението при валцоване в милината за повърхностно пасуване (SPM) по време на производството на стоманата; по-голямото удължение може да подобри устойчивостта към прашене, но може отрицателно да повлияе на устойчивостта към люспене, което създава деликатен компромис за доставчиците на материали.

Повърхностни дефекти: Потъмняване, петна и бяла ръжда

Освен структурни повреди, естетическите дефекти са основна причина за скрап, особено при видимите автомобилни панели. „Почерняването“ е честото явление, предизвикано от окисление вследствие триене. Когато процесът на щамповане генерира прекомерно топлина, алуминият или цинкът в покритието бързо се окисляват, оставяйки тъмни ивици по детайла. Това често е сигнал, че защитният слой на смазката е нарушен.

„Бялата ръжда“ (корозия при влажно съхранение) е друга разпространена проблем, въпреки че обикновено възниква по време на съхранение, а не в пресата. Появява се, когато цинкът реагира с влага в среда без кислород, например между плътно наслагани части. За предотвратяване на това, детайлите трябва да се изсушават напълно — често с помощта на въздушни ножове — преди наслагване. Шаблоните за наслагване трябва да осигуряват циркулация на въздух, за да се избегне задържане на влага.

Околните фактори в завода също играят роля. Високото съдържание на сяра или сулфати в технологичната вода може да реагира с цинка и да причини черни петна. Операторите трябва да следят качеството на водата, използвана за разреждане на смазките, тъй като дори незначителни промени в химичния състав на градската вода могат да предизвикат внезапно появяване на повърхностни дефекти.

Стратегия за смазване и инструменти: Превантивното решение

Изборът на смазка е най-важният контролируем фактор за предотвратяване на проблеми при штамповане на галванизирана стомана . Химическият състав на смазката трябва да бъде съвместим с реакционната природа на цинка. Ключов параметър е контролът на pH. Смазките с pH над 8,5 или 9,0 могат да предизвикат "сапонификация" – реакция, при която алкалната смазка атакува цинка и образува остатък, подобен на сапун. Това не само петни детайла, но може да замърси матрицата.

Златното правило за смазване: Поддържайте pH между 7,8 и 8,4. Този диапазон е „сладкото петно“, което осигурява достатъчна защита срещу корозия, без да напада покритието. Освен това индустрията преминава от тежки минерални масла, които оставят остатъци и затрудняват заварката и почистването, към синтетични смазки. Синтетичните продукти (като полимерни течности) предлагат отлична якост на филма, за да отделят матрицата от заготовката, без проблемите при почистване, свързани с мазута.

За производство в големи обеми, където точността е от решаващо значение, е задължително партньорство с компетентни доставчици. Комплексните штамповъчни решения на Shaoyi Metal Technology преодоляване на пропастта между прототипирането и серийното производство, като се използват процеси, сертифицирани по IATF 16949, за управление на тези сложни променливи. Експертността им в работата с покрити стомани позволява строг контрол върху целия процес на формоване, като се гарантира оптимизация на стратегиите за смазване и инструменти за производство без дефекти.

Последици за последващи етапи: Заваряване и завършване

Последствията от решенията при процеса на стъмпане често се проявяват по-надолу в монтажната линия. Основна грижа за безопасността и качеството е образуването на цинкови изпарения по време на заварката. Ако смазката за стъмпане не е напълно премахната или реагира с цинка, това може да влоши порестостта на заваръчните съединения и да увеличи обема на токсичните изпарения от оксид на цинк, което води до „заболяване от метални изпарения“ сред операторите. Следователно възможността за почистване на стъмпаната детайл е характеристика за безопасност.

Друга жертва на слаб контрол върху процеса на стъмпане е адхезията на боята. Ако се използват алкидни бояди върху части с остатъчни цинкови сапуни (от смазки с високо pH), боята ще се лющи — механизъм на повреда, известен като сапонификация. За да се осигури правилна адхезия на боята, стъмпаните части обикновено изискват предварителна обработка с фосфатно преобразуващо покритие. Този химичен процес превръща повърхността в нереактивен слой, който осигурява здраво залепване на боята, неутрализирайки рисковете, създадени по време на фазата на стъмпане.

Заключение

Овладяването на процеса за штамповане на галванизирана стомана изисква преход от реактивно отстраняване на неизправности към проактивно процесно инженерство. Недостатъчно е просто да се добавя повече масло, когато детайлите се пукат; цялата трибологична система — типът на покритието, материалът на матрицата, pH на смазката и повърхностната топография — трябва да бъде балансирана. Като разберат отделните механизми на цинковото утаяване, люспенето и химическото оцветяване, производителите могат да превърнат известния проблем в производството в надежден и висококачествен процес.

Разликата между 10% скрап и почти нулеви дефекти често се крие в невидимите подробности: pH на смазващата течност, покритието на матрицата или микроскопичната грапавост на повърхността на листа. Вниманието към тези променливи е белег за преса клас световна.

Често задавани въпроси

1. Какви са причините за черните следи по детайлите от галванизирана стомана?

Черните петна обикновено се причиняват от триене, окисление или "трибополимери". Когато процесът на щамповане генерира прекомерно топлина поради лошо смазване или тесни допуски, цинкът или алуминият в покритието се окисляват, което води до появата на тъмни ивици. Високото съдържание на сяра в технологичната вода също може да реагира с цинка и да образува черни петна.

2. Защо боята се лющи от оцинкована стомана?

Лющенето на боята често се дължи на сапонификация. Ако алкидна боя се нанесе директно върху оцинкована повърхност, цинкът реагира със смолите и образува сапунен слой на границата, което причинява отделянето на боята. За предотвратяване на това е необходимо правилно почистване и използването на фосфатно конверсионно покритие или измивен праймър.

3. Как да предотвратя бял ръжда по щамповани части?

Белият ръжда се образува, когато галванизирани частици бъдат изложени на влага без достатъчен въздушен поток, което е често срещано при плътно наслагване. За да се предотврати това, уверете се, че частите са напълно сухи преди наслагване, използвайте въздушни ножове за премахване на остатъчния охлаждащ флуид и съхранявайте частите в климатично контролирана среда с ниска влажност.