SHRNUTÍ

Trhliny v tažných závrtkách jsou kritickou výrobní poruchou, která je primárně způsobena nadměrným namáháním, materiálovými vadami, provozními chybami a špatným návrhem nástrojů. Mezi hlavní příčiny patří lokální tlakové napětí vedoucí ke zpevnění materiálu, uvolňování vnitřních pnutí v materiálu a metalurgické vady buď v nástroji nebo v polotovaru. K významným faktorům předčasného selhání nástroje patří také nedostatečné mazání, nesprávné seřízení zařízení a chybná geometrie závrtky – například nesprávné poloměry nebo mezery.

Porozumění kritickému rozdílu: trhliny vs. rozštěpení

Před diagnostikou poruchy je nezbytné rozlišit mezi trháním a rozpouštěním, protože jejich základní příčiny a řešení jsou zásadně odlišné. Nesprávná identifikace režimu poruchy často vede k nesprávným a neúčinným nápravným opatřením. I když oba případy vedou k odmítnutí dílu, vycházejí z opačných stavů napětí.

Rozpouštění je porušení tahem. Nastane, když je kov natažen přes jeho maximální mez prodloužení. Tento proces je často předcházen viditelným zeslabením materiálu známým jako „krček“. Představte si, že táhnete kousek cukroví, dokud se uprostřed nezeslabí a nakonec neroztrhne. U tažení se rozpouštění obvykle objevuje jako horizontální trhlina v blízkosti poloměru razníku, kde byl materiál příliš natažen. Běžná řešení zahrnují zvětšení poloměru razníku, zlepšení mazání nebo použití materiálu s lepšími vlastnostmi prodloužení.

Trhlina , naopak, je tlakové poškození. Vzniká při přílišné lokální kompresi, která způsobí nadměrné zkřehnutí a křehkost materiálu v konkrétní oblasti. Jak je podrobně popsáno v analýze od Výrobce , tento druh poškození má za následek to, že kov na místě lomu je silnější než původní materiál. Praskliny se často objevují jako svislé poruchy a jsou stále častější u vysoce pevných ocelí a nerezových ocelí. Pokus opravit prasklinu řešením určeným pro roztržení pouze problém zhorší.

Pro usnadnění správné diagnostiky vezměte v úvahu tyto klíčové rozdíly:

Příčiny související s materiálem a vrozené vady

Fyzikální a chemické vlastnosti jak obrobku, tak samotné matrice jsou častými zdroji praskání. Poruchy vyplývající z materiálu mohou být nepatrné, ale mají významný dopad na výrobní výnos a životnost nástroje. Tyto problémy lze obecně zařadit do dvou kategorií: problémy s použitým základním materiálem a vady v materiálu, ze kterého je matrice vyrobena.

U obrobku je špatný výběr základního materiálu hlavní příčinou. Materiály s nízkou plasticitou nebo vysokým indexem chladového tvrdnutí, jako je austenitická nerezová ocel, jsou zvláště náchylné k poškození. Během deformace mohou tyto materiály projít fázovou transformací, která vyvolá křehkou martenzitickou strukturu, čímž se stávají náchylnými k praskání, jak vysvětlují odborníci na Kanou Mould . Dále povrchové vady na polotovaru, jako jsou škrábance nebo přílepy, mohou narušit hladký tok materiálu do matrice, což vede k trhlinám – běžný problém zdůrazněný společností Přesné tváření .

Co se týče nástrojů, je klíčová kvalita materiálu matrice. Matrice vyrobená například z karcidu špatné kvality může vést ke katastrofálnímu poškození. Podrobná analýza poruch uvedená v Časopise pro výrobu trubek a profilů od The Fabricator uvádí metalurgické vady, jako je pórovitost způsobená nesprávným slinováním, jako hlavní příčinu. Pokud prášek karbidu není správně slinut, složky wolframu a kobaltu se nepropojí správně, čímž se snižuje strukturální pevnost matrice a její schopnost odolávat tahovým zatížením. To vytváří slabá místa, kde se praskliny mohou snadno vytvořit a dále šířit.

Pro minimalizaci těchto poruch souvisejících s materiálem je účinných několik strategií:

• Výběr materiálu: Vyberte materiály s dobroutažností a tvárností pro dané použití. U materiálů, které se výrazně zpevňují deformací, naplánujte mezilehlý žíhací proces za účelem obnovení tažnosti.
• Kontrola kvality: Zavedení přísné kontroly dodávaných surovin za účelem zjištění povrchových vad nebo nekonzistence v tloušťce.
• Specifikace materiálu matrice: Vyžadujte vysoce kvalitní, řádně slisovaný karbid nebo jiné vhodné nástrojové oceli od renomovaných dodavatelů. Zajistěte, aby materiál matrice byl vhodný pro namáhání při tažení konkrétních materiálů polotovarů.

Provozní poruchy: Procesní zatížení, mazání a zarovnání

I přes dokonalé materiály a návrh matrice jsou chyby přímo v procesu tažení hlavní příčinou trhlin. Tyto provozní poruchy často vyplývají ze složitého vzájemného působení napětí, tření a mechanického nastavení. Jejich řešení vyžaduje pečlivé sledování a kontrolu výrobního prostředí.

Jednou z nejzákladnějších příčin je uvolnění vnitřního pnutí . Jak uvádí více odborných zdrojů, vnitřní pnutí je nevyhnutelným vedlejším produktem výroby kovů. Během procesu tažení se tato uložená pnutí uvolňují, což se může projevit trhlinami, někdy ihned po tváření, ale i po určité době skladování. To platí obzvláště pro materiály s vysokým indexem zpevnění.

Nedostatečné mazání je další kritickou provozní závadou. Maziva vytvářejí ochranný film mezi nástrojem a obrobkem, čímž snižují tření a teplo. Pokud se tento film poruší, dojde ke kontaktu kovu s kovem, což vede ke vzniku záseků, zvýšeným tažným silám a nakonec k lomům. Volba maziva je rozhodující; u náročných materiálů, jako je nerezová ocel, mohou být nezbytná speciální maziva, například fólie z PVDF, aby byla zachována účinná bariéra.

A konečně, mechanická nesouosost může způsobit nerovnoměrné napětí, které vede k předčasnému poškození razníku. Například opotřebovaná řemenice, která vede drát do razníku pod nesprávným úhlem, vytváří nekonzistentní vzorec opotřebení. To soustředí napětí na konkrétní body uvnitř razníku, což vede k místnímu opotřebení a praskání. Jak jedna studie případu ukázala, problém nebyl v razníku, ale v drážkované řemenici nad proudem, která způsobila nesouosost.

Operátoři mohou použít následující kontrolní seznam k diagnostice a prevenci provozních poruch:

• Kontrola mazání: Zkontrolujte, zda je správně funkční mazací systém a zda se používá vhodný mazací prostředek pro daný materiál a proces.
• Ověření seřízení: Pravidelně kontrolujte všechny komponenty tažného stolu, včetně řemenic a vodicích prvků, z hlediska opotřebení a zajistěte správné zarovnání polotovaru při vstupu do razníku.
• Řízení parametrů: Zajistěte, aby byly rychlosti tažení a poměry redukce v doporučených mezích pro zpracovávaný materiál.
• Řízení stresu: U materiálů náchylných k pozdnímu trhání zvažte co nejdříve po tváření tepelné úpravy ke snížení napětí.

Chybný návrh matrice a nekvalitní provedení

Kvalita návrhu a výroby tažené matrice je základní pro její výkon a životnost. Nedostatky v libovolné z těchto oblastí mohou způsobit koncentraci napětí a problémy s tokem materiálu, které přímo vedou k trhlinám, bez ohledu na kvalitu materiálu nebo přesnost provozu. Dobře navržená matrice usnadňuje hladký tok materiálu, zatímco špatně navržená působí proti němu.

Běžné návrhové chyby zahrnují nesprávnou geometrii. Například pokud jsou poloměry razníku a matrice příliš malé (příliš ostré), mohou omezit tok materiálu do dutiny matrice, čímž zvyšují tahové napětí a způsobují lomy. Naopak, pokud je poloměr příliš velký, může dojít ke krabácení. Podle CNstamping , nesprávná vůle mezi razníkem a matricí je dalším častým důvodem praskání. Stejně tak nedostatečná délka úhlu přiblížení soustředí tažný tlak do příliš malé plochy, což vytláčí mazivo a vede ke zadrhávání a poruše.

Nedostatečná kvalita výroby může podkopat i dokonalý návrh. Těsnost dosednutí mezi karbidovou vložkou a ocelovým tělesem je rozhodující pro mechanickou pevnost i odvod tepla. Pokud není vložka plně podepřena – například kvůli kuželovitému vnitřnímu průměru tělesa – nemůže odolat tahovým silám a praskne. Správné tepelné smrštění vložky do tělesa je nezbytné, aby se zajistila maximální plocha kontaktu, která umožňuje, aby těleso fungovalo jako chladič a zabránilo tak přehřátí vložky.

Aby se těmto problémům předešlo, je klíčové spolupracovat s zkušeným výrobcem forem. Odborník může zajistit správný návrh a výrobu nástroje pro konkrétní aplikaci s ohledem na vlastnosti materiálu, sklon i provozní zatížení. Například odborníci jako Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. využívají pokročilé simulační metody CAE k optimalizaci návrhu forem a uplatňují rozsáhlé zkušenosti z oblasti řízení projektů, aby dodali vysoce kvalitní a spolehlivé nástroje pro náročné aplikace, jako je například tváření součástí automobilů.

Mezi hlavní aspekty při návrhu a výrobě forem patří:

• Optimalizovaná geometrie: Zajistěte, aby poloměry, vůle a úhly přechodů byly přizpůsobeny konkrétnímu materiálu a geometrii dílu.
• Dostatečná podpora vložek: Použijte vložky broušené beze středu a ujistěte se, že jsou plně podepřeny v tělese formy, aby se maximalizoval přenos tepla a mechanická pevnost.
• Tok materiálu: U nepravoúhlých polotovarů zvažte návrhy s kuželovitými zapuštěnými rohy, které zabrání ostrým hranám vnikat do ploch forem.
• Odborná spolupráce: Úzce spolupracujte se zákazníky nástrojů, abyste ověřili návrhy a zajistili dodržování postupů vysoké kvality při výrobě.

Nejčastější dotazy

1. Jaký je důvod prasknutí tvářecí matrice během tvářecího procesu?

Matrice může prasknout z několika důvodů, které souvisí především s napětím a integritou materiálu. Mezi hlavní příčiny patří koncentrace napětí způsobená vadným návrhem matrice nebo jejím nesprávným zarovnáním, která soustředí obrovskou sílu na malou plochu. Dalším důležitým faktorem je nerovnoměrné rozložení karbidů v nástrojové oceli, které vytváří slabá místa. Nakonec vysoké teploty během provozu mohou snížit odolnost materiálu proti praskání, zejména pokud není matrice vhodně chlazena.

2. Co způsobuje praskání kovu?

Praskání kovu je obecně způsobeno napětím, které překračuje pevnost materiálu. K tomu může dojít různými způsoby, včetně mechanického přetížení působením vnějších sil (např. při tažení), tepelného napětí způsobeného rychlým ohřevem nebo ochlazením, zbytkového vnitřního napětí způsobeného předchozími výrobními kroky a environmentálních faktorů, jako je koroze, která materiál časem oslabuje. Vady materiálu, jako je pórovitost nebo vměstky, rovněž slouží jako výchozí body pro vznik trhlin.

3. Co způsobuje většinu trhlin při tváření plechů?

Při tváření plechů jsou většina trhlin způsobena nadměrnou lokální deformací. Často je to způsobeno nesprávným nastavením mezery v nástroji, kdy je mezera mezi razníkem a desákem příliš malá, což nutí kov k stříhání nebo praskání. Špatné zarovnání může také způsobit nerovnoměrné namáhání, které vede k poruše. Dalším běžným důvodem je nedostatečná podpora nebo upnutí materiálu, které umožňuje nerovnoměrné protažení plechu až za jeho mez protažení, což má za následek roztržení nebo trhliny.