TL;DR

La fissuració en matrius de tracció és un defecte crític en la fabricació provocat principalment per tensions excessives, defectes del material, errors operatius i un mal disseny de l'eina. Les causes principals inclouen tensions compressives localitzades que porten a l'enduriment per deformació, la liberació de tensions internes dins el material i defectes metal·lúrgics tant a la matriu com a la peça treballada. La lubricació insuficient, l'alineació incorrecta de l'equip i una geometria deficiente de la matriu—com ara radis o jocs incorrectes—són també factors importants que contribueixen a la fallada prematura de la matriu.

Comprendre la diferència crítica: fissuració vs. esquerdat

Abans de diagnosticar un avaria, és essencial distingir entre esquerdat i ruptura, ja que les seves causes arrel i solucions són fonamentalment diferents. Identificar incorrectament el mode d'error sovint condueix a accions correctores errònies i ineficaces. Tot i que ambdós casos acaben amb una peça rebutjada, provenen d'estats de tensió oposats.

La ruptura és una avaria per tracció. Es produeix quan el metall s'estira excessivament més enllà de la seva capacitat màxima d'alargament. Aquest procés sovint va precedit per un aprimament visible del material conegut com a «estrangulament». Penseu-hi com estirar una cinta de goma fins que s'aprimi pel mig i finalment es trenqui. En un procés d'estampació, la ruptura normalment apareix com una fissura horitzontal a prop d'un radi de punçó, on el material s'ha estirat massa. Les solucions habituals inclouen augmentar el radi del punçó, millorar la lubricació o utilitzar un material amb millors propietats d'alargament.

Esquerdat , per contra, és una fallada compressiva. Es produeix quan hi ha una compressió localitzada excessiva, que fa que el material s'endureixi massa i esdevingui fràgil en una àrea específica. Tal com es detalla en un anàlisi realitzat per El Fabricant , aquest mode de fallada provoca que el metall a la zona de ruptura sigui més gruixut que l'estat original. Les fissures sovint apareixen com a fallades verticals i són cada cop més freqüents en els acers d'alta resistència i en els acers inoxidables. Intentar arreglar una fissura amb una solució pensada per a una esquerda només empitjorarà el problema.

Per ajudar en un diagnòstic correcte, considereu aquestes diferències clau:

Causa relacionades amb el material i defectes inherents

Les propietats físiques i químiques tant de la peça treballada com del motlle són sovint fonts de fissuració. Les avaries originades pel material poden ser subtils però tenen conseqüències importants en el rendiment de producció i la vida útil de l'eina. Aquests problemes es poden classificar àmpliament en qüestions relatives al material emprat en l'estampació i defectes en el material de construcció del motlle.

Pel que fa a la peça treballada, la selecció inadequada del material primer és un dels principals responsables. Els materials amb baixa plasticitat o un índex d'enduriment en fred elevat, com l'acer inoxidable austenític, són especialment susceptibles. Durant la deformació, aquests materials poden patir una transformació de fase que indueix una estructura martensítica fràgil, fent-los propensos a la fissuració, tal com expliquen experts a Kanou Mould . A més, les imperfeccions superficials en la peça inicial, com ara esquerdes o gripats, poden interrompre el flux suau del material cap al motlle, provocant fractures, un problema freqüent destacat per Formació precisa .

Pel que fa a l'eina, la qualitat del material del motlle és fonamental. Un motlle fabricat amb carbure de mala qualitat, per exemple, pot provocar una fallada catastròfica. Un anàlisi profund de fallades en The Fabricator's Tube & Pipe Journal assenyala defectes metal·lúrgics com la porositat deguda a una sinterització inadequada com a causa principal. Quan el polsim de carbure no es sinteritza correctament, els components de tungstè i coure no s'ajunten bé, reduint la integritat estructural del motlle i la seva capacitat per suportar les tensions del tiratge. Això crea punts febles on les fissures poden iniciar-se i propagar-se fàcilment.

Per mitigar aquestes fallades relacionades amb el material, diverses estratègies són efectives:

• Selecció de material: Trieu materials amb bona plasticitat i aptitud per formar-se per a l'aplicació prevista. Per a materials que s'endureixin notablement per deformació, planifiqueu un procés d'recocid intermedi per restaurar la ductilitat.
• Control de Qualitat: Implementeu una inspecció rigorosa dels materials bruts entrants per comprovar defectes superficials o inconsistències en el gruix.
• Especificació del Material de la Matriu: Exigiu materials de carbure ben sintetitzats i d'alta qualitat, o altres acers per eina adequats, de proveïdors reputats. Assegureu-vos que el material de la matriu sigui adequat per a les tensions del procediment d'estirat de materials específics.

Avaries Operacionals: Tensions del Procés, Lubricació i Alineació

Encara que els materials i el disseny de la matriu siguin perfectes, els errors en el propi procés d'estirat són una causa important de fissuració. Aquestes avaries operacionals sovint provenen de la complexa interacció entre tensió, fricció i configuració mecànica. Solucionar-les requereix un control i seguit atents de l'entorn de fabricació.

Una de les causes més fonamentals és la alliberació de la tensió interna . Segons assenyalen diverses fonts del sector, l'estrès intern és un subproducte inevitable de la fabricació de metalls. Durant el procés d'estirat, aquestes tensions emmagatzemades es alliberen, cosa que pot manifestar-se en forma de fissures, de vegades immediatament després de la conformació o fins i tot després d’un període d’emmagatzematge. Això és especialment cert en materials amb un índex d’enduriment elevat.

Lubricació insuficient és un altre fracàs operatiu crític. Els lubricants formen una pel·lícula protectora entre la matriu i la peça, reduint la fricció i la calor. Quan aquesta pel·lícula es degrada, es produeix contacte metall amb metall, provocant gripatge, un augment de les forces d’estirament i, finalment, fractures. La selecció del lubricant és fonamental; per a materials exigents com l’acer inoxidable, poden ser necessaris lubricants especialitzats com les pel·lícules PVDF per mantenir una barrera eficaç.

Finalment, desalineació mecànica poten introduir tensions irregulars que provoquen una fallada prematura del filer. Per exemple, una politja desgastada que alimenta el fil al filer amb un angle incorrecte crea un patró d'ús inconsistent. Això concentra l'esforç en punts específics del filer, provocant desgast localitzat i fissures. Tal com va mostrar un estudi de cas, el problema no era el filer, sinó la politja ranurada aguas amunt que provocava el desalineament.

Els operadors poden utilitzar la llista de comprovació següent per diagnosticar i prevenir fallades operatives:

• Comprovació de lubricació: Verifiqueu que el sistema de lubricació funcioni correctament i que s'estigui utilitzant el lubricant adequat per al material i el procés.
• Verificació d'alineació: Inspeccioneu regularment tots els components de la màquina d'estirat, incloses les politges i guies, per detectar desgast i assegureu-vos de l'adecuada alineació de la peça treballada cap al filer.
• Control de paràmetres: Assegureu-vos que les velocitats d'estirat i les relacions de reducció estiguin dins dels límits recomanats per al material que s'està processant.
• Gestió de tensions: Per a materials propensos a fissuració retardada, cal considerar tractaments tèrmics de relaxació d'estrès el més aviat possible després del formant.

Disseny defectuós del motlle i construcció subestàndard

La qualitat del disseny i de la construcció del motlle d'estampació és fonamental per al seu rendiment i longevitat. Defectes en qualsevol d'aquestes àrees poden crear concentracions d'estrès i problemes de flux de material que condueixen directament a fissures, independentment de la qualitat del material o de la precisió operativa. Un motlle ben dissenyat facilita un flux suau del material, mentre que un de mal dissenyat hi fa resistència.

Els defectes de disseny més comuns inclouen una geometria inadequada. Per exemple, si els radios del punçó i del motlle són massa petits (massa aguts), poden impedir que el material flueixi cap a la cavitat del motlle, augmentant l'estrès de tracció i provocant fractures. A la inversa, si el radi és massa gran, pot provocar arrugues. Segons CNstamping , una distància inadequada entre el punçó i la matriu és una altra causa freqüent de fissuració. De la mateixa manera, una longitud insuficient de l'angle d'aproximació concentra la pressió d'estirat en una àrea massa petita, expulsant el lubricant i provocant gripatge i fallada.

Una construcció deficient pot comprometre fins i tot un disseny perfecte. L'ajust entre la placa de metall dur i la carcassa d'acer és fonamental tant per al suport mecànic com per a la dissipació de calor. Si la placa no té un suport complet —per exemple, a causa d'un diàmetre intern de la carcassa cònica— no podrà suportar les forces d'estirat i es fissurarà. És essencial escalfar correctament la placa abans d'inserir-la a la carcassa per garantir una superfície de contacte màxima, de manera que la carcassa pugui actuar com a dissipador de calor i evitar que la placa s'escalfi en excés.

Per evitar aquests problemes, és fonamental associar-se amb un fabricant d'utillatges experimentat i qualificat. Un especialista pot garantir que l'utillatge estigui dissenyat i construït correctament per a l'aplicació específica, tenint en compte les propietats del material, el draft i les tensions operatives. Per exemple, especialistes com Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. utilitzen simulacions avançades de CAE per optimitzar el disseny de l'utillatge i aprofiten una àmplia experiència en gestió de projectes per oferir utillatges de gran qualitat i fiabilitat per a aplicacions exigents com l'estampació d'automoció.

Els aspectes clau a considerar en el disseny i la construcció d'utillatges inclouen:

• Geometria Optimitzada: Assegureu-vos que els radis, les separacions i els angles d'aproximació estiguin adaptats al material i a la geometria de la peça específics.
• Suport Adequat d'Insercions: Utilitzeu insercions rectificades sense centres i assegureu-vos que estan completament suportades dins la carcassa per maximitzar la transferència de calor i la resistència mecànica.
• Flux de Material: Per a materials no quadrats, considereu dissenys amb cantonades còniques encaixades per evitar que les cantonades esmolades s'encastin als plans de l'utillatge.
• Col·laboració d'Experts: Treballar estretament amb els proveïdors d'eines per validar dissenys i assegurar-se que es segueixen pràctiques de construcció de qualitat.

Preguntes freqüents

1. Quina és la raó per la qual el bloc motriu es trenca durant el procés de conformació?

Un bloc motriu pot trencar-se per diverses raons, principalment relacionades amb l'esforç i la integritat del material. Les causes principals inclouen la concentració d'esforços deguda a un disseny deficitiari del motriu o a una mala alineació, que concentra una força immensa en una àrea petita. Un altre factor clau és la distribució desigual de carburs a l'acer per eines, creant punts febles. Finalment, les altes temperatures durant el funcionament poden reduir la resistència del material a les fissures, especialment si el motriu no es refreda adequadament.

2. Què provoca les fissures en el metall?

Les fissures en metalls es deuen generalment a tensions que excedeixen la resistència del material. Això pot passar de diverses maneres, incloent sobrecàrregues mecàniques provocades per forces aplicades (com en un procés d'estirat), tensions tèrmiques degudes a escalfaments o refredaments ràpids, tensions internes residuals d'etapes anteriors de fabricació, i factors ambientals com la corrosió que debiliten el material amb el temps. Defectes del material com porositat o inclusions també actuen com a punts d'inici de les fissures.

3. Què provoca la majoria de fissures en la conformació de xapa metàl·lica?

En la conformació de xapa metàl·lica, la majoria de fissures es deuen a una deformació localitzada excessiva. Sovint això és conseqüència d'una separació inadequada entre matriu i punçó, on l'obertura entre aquests és massa petita, forçant el metall a tallar-se o trencar-se. L'alineació incorrecta també pot generar tensions desiguals, provocant la ruptura. Una altra causa freqüent és el suport o subjectió insuficient del material, que permet que la xapa s'estiri de manera desigual i superi el seu límit d'allargament, resultant en esquerdes o fissures.