SHRNUTÍ

Zadrhávání u tvářecích nástrojů je závažnou formou adhezivního opotřebení, při kterém vysoký tlak a tření způsobují svařování povrchů nástroje a obrobku, což vede k přenosu materiálu, poškození a provozním poruchám. Účinné řešení zadrhávání vyžaduje systematický přístup, který začíná základním návrhem a údržbou nástrojů. Mezi hlavní řešení patří zajištění správné vůle mezi děrovákem a maticí, leštění povrchů za účelem snížení tření, výběr vhodných materiálů nástrojů a pokročilých protizadřhávacích povlaků a použití vhodného mazání při kontrole rychlosti stroje.

Co je to zadrhávání a proč vzniká u tvářecích nástrojů?

Zadírání je forma vážného adhezního opotřebení, ke kterému dochází, když dvě kovové plochy ve smykovém kontaktu zažijí vysoký tlak a tření. U lisovacích operací se tento jev může rychle vyhrotit z malého problému na hlavní příčinu výpadků a poškození nástrojů. Na rozdíl od postupného abrazivního opotřebení je zadírání rychlý proces, při kterém se mikroskopické výstupky, tzv. asperity, na povrchu matrice a obrobku spojí dohromady. Tento proces je často označován jako forma „za studena svařování“. Jak povrchy nadále kloužou, tento spoj praskne, trhá materiál a přenáší jej z jednoho povrchu na druhý, čímž vzniká charakteristická vyvýšenina známá jako zadír.

Hlavní příčinou zadírání je kombinace tření a adheze na mikroskopické úrovni. Jak je vysvětleno v článku od Fractory , i zdánlivě hladké kovové povrchy mají nedokonalosti. Pod obrovským tlakem lisy se tyto nerovnosti dotýkají, což generuje teplo a způsobuje rozpad ochranných oxidových vrstev. Když je odkryt čerstvý, reaktivní kov, mohou se povrchy spojit silnými kovovými vazbami. Tato adheze způsobuje, že materiál je odtrháván z měkčího povrchu a usazuje se na pevnějším, čímž se spouští cyklus zhoršujícího se poškození. Nově vzniklý závár způsobuje ještě větší tření, což urychluje opotřebení po celém povrchu nástroje.

Několik faktorů může způsobit nebo zhoršit závár v lisech pro tváření. Porozumění těmto spouštěčům je prvním krokem k účinné prevenci. Materiály s vysokou tažností a sklonem k tvorbě pasivních oxidových vrstev, jako je nerezová ocel a hliník, jsou obzvláště náchylné. Když je tato vrstva poškozena, podkladový kov je vysoce reaktivní a náchylný ke spojování. Mezi hlavní spouštěče patří:

• Špatné mazání: Nedostatečné nebo nesprávné mazání nedokáže vytvořit účinnou bariéru mezi klouzavými plochami, což umožňuje přímý kontakt kovu s kovem.
• Vysoký kontaktový tlak: Excesivní síla, často způsobená nesprávnou mezerou v nástroji nebo konstrukcí dílu, zvyšuje tření a pravděpodobnost spojování nerovností.
• Podobné nebo měkké materiály: Použití podobných kovů pro tvářecí nástroj i obrobek zvyšuje riziko atomového spojení. Měkčí materiály se snadněji deformují, čímž podporují adhezi.
• Nečistoty a kontaminace: Malé kovové částice nebo jiné nečistoty uvězněné mezi povrchy mohou působit jako abraziva, odstraňovat ochranné vrstvy a iniciovat vznik zadrhávání.
• Excesivní teplo: Vysoké provozní rychlosti mohou generovat významné teplo, které materiály změkčuje a zvyšuje jejich sklon k navazování.

Proaktivní řešení: Návrh nástroje, mezera a údržba

Než přistoupíte k drahým povlakům nebo specializovaným mazivům, spočívají nejúčinnější a nejtrvalejší řešení pro zabraňování zadrhávání v základním návrhu tvářecích nástrojů a pečlivé údržbě. Jak uvádějí odborníci v MetalForming Magazine , je zásadní řešit kořenové mechanické příčiny. Pokud je návrh nástroje vadný, jiná řešení často pouze „pokrývají problém“, aniž by jej skutečně odstranila. Prevence zaměřená na mechanické aspekty poskytuje solidní základna pro provoz stříhání bez zadrhávání.

Nejdůležitějším faktorem při prevenci zadrhávání je stanovení správného vůle mezi razníkem a matricí. Zatímco konstruktéři obvykle počítají s tloušťkou materiálu, někdy opomíjejí skutečnost, že plech se ztlušťuje, když je vystaven rovinnému stlačení, zejména v hlubokotažných rozích. Toto ztluštění může eliminovat zamýšlený vůlí, což způsobí, že matrice materiál sevře, a výrazně tak zvýší tření a tlak. Proti tomu lze bojovat tím, že do svislých stěn tažených rohů bude mechanicky opracován dodatečný vůlí, který umožní tok materiálu. Pro výrobce zaměřené na vysoce přesné výsledky je klíčové využívat pokročilé simulační programy CAE a rozsáhlé know-how v oblasti řízení projektů. Například odborníci na výrobu speciálních nástrojů jako Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. zakomponují tyto konstrukční principy již od začátku do svých lisy na tváření automobilových dílů, aby zajistili efektivitu a kvalitu komponent pro OEM a dodavatele první úrovně.

Kromě vůle klíčovou roli hraje úprava povrchu nástrojových dílů. Leštění a broušení nástrojových částí snižuje mikroskopické výstupky, které způsobují přivařování materiálu. Osvědčenou praxí je leštit plochy rovnoběžně se směrem stříhacího pohybu, čímž se vyhladí dráha pro materiál polotovaru. Kvalita tohoto leštění by měla být co nejvyšší, jako by byl díl připravován na drahý povrchový úprav. Ve mnoha případech jsou zlepšení výkonu přisuzovaná povlaku ve skutečnosti důsledkem vysoké kvality přípravy povrchu nutné pro jeho nanášení. Proto je důkladný postup leštění nákladově efektivní preventivní opatření.

Komplexní strategie údržby je nezbytná pro dlouhodobou prevenci. Zahrnuje sérii opakovatelných kroků, které zajišťují optimální stav nástroje. Mezi klíčové úkony údržby patří:

1. Zkontrolujte a nastavte vůli: Pravidelně měřte vůli mezi dělovou hlavou a zástrčkou, věnujte zvláštní pozornost opotřebení v kritických oblastech, jako jsou tažné rohy. Jako obecnou rada, Rolleri doporučuje mírné zvětšení vůle v zástrčce (např. o 0,1 mm), což může někdy zmírnit problémy s přivařováním.
2. Udržujte povrchovou úpravu: Zavedete pravidelný plán broušení a leštění povrchů zástrček, které vykazují známky tření nebo nánosů materiálu.
3. Zajistěte ostrost nástrojů: Ztupené dělové hlavy a hrany zástrček zvyšují sílu potřebnou pro řezání a tváření, což zvyšuje teplotu a tlak. Udržování ostrých nástrojů je základním krokem ke snížení přivařování.

Pokročilá řešení: Výběr materiálu, kalení a povrchové nátěry

Když jsou zavedeny vhodné postupy návrhu a údržby nástrojů, nabízí věda o materiálech další úroveň ochrany proti zadrhávání. Pečlivým výběrem, kalením a povlakováním nástrojových materiálů lze vytvořit povrchy, které jsou odolné vůči adhezním silám způsobujícím zadrhávání. Tyto pokročilé řešení jsou obzvláště účinná při tváření náročných materiálů, jako je nerezová ocel nebo hliník.

Jednou z nejúčinnějších strategií je použití různorodých kovů pro součásti, které se dotýkají ve smyku. Jak je podrobně popsáno 3ERP , materiály s různou atomovou strukturou a tvrdostí mají menší sklon k vytváření mikroskopických svarů, které vedou ke zadrhávání. Například použití bronzového nebo mosazného ložiska u ocelové razníku může výrazně snížit tření a adhezi. Při výběru nástrojových ocelí poskytuje vyšší stupeň tvrdosti a odolnosti proti opotřebení silnější ochranu proti počátečním fázím přichycování materiálu.

Zpevňovací tepelné úpravy dále zvyšují odolnost nástroje. Tyto procesy upravují povrch oceli tak, aby vytvořily extrémně tvrdou vnější vrstvu, přičemž udržují houževnatost jádra. Mezi běžné úpravy účinné proti zatírání patří nitridace, karburace a celkové kalení tepelnou úpravou. Nitridace například difunduje dusík do povrchu oceli, čímž vytváří tvrdé nitridové sloučeniny, které výrazně zvyšují povrchovou tvrdost a mazivost, a tím znemožňují přilnavost materiálu obrobku.

Pro nejnáročnější aplikace poskytují protizadírací povlaky konečnou, robustní bariéru. Tyto specializované povrchové úpravy jsou navrženy tak, aby snížily tření a zabránily adhezi. Je důležité vybrat povlak vhodný pro konkrétní aplikaci, protože každý má odlišné vlastnosti a výhody.

I když jsou tyto materiálové řešení velmi účinná, měla by být uvažována až poté, co byly důkladně vyřešeny mechanické otázky, jako je vůle a úprava povrchu. Představují významnou investici a přinášejí nejlepší návratnost tehdy, jsou-li aplikována na zásadně správně navržený nástroj.

Provozní řešení: Mazání a nastavení stroje

Zatímco návrh a materiály tvoří základ prevence zadrhávání, úpravy prováděné během procesu tváření poskytují kritickou metodu kontroly v reálném čase. Účinné mazání a správné nastavení stroje mohou ovlivnit okamžité podmínky – tření, teplotu a tlak – které vedou ke zadrhávání. Tyto provozní opatření představují první linii obrany pro obsluhu lisu na výrobní ploše.

Mazání je pravděpodobně nejdůležitějším provozním faktorem. Kvalitní mazivo vytváří ochranný film, který zabraňuje přímému kov na kov kontaktu, snižuje tření a pomáhá odvádět teplo. Klíčové je použít mazivo speciálně navržené pro proces tváření a pro dané materiály. Protizadřící prostředky, které často obsahují tuhé částice jako grafit nebo měď, jsou obzvláště účinné při prevenci zadírání za vysokého tlaku. Je však důležité si uvědomit, že mazání může být krátkodobým řešením, pokud pouze kompenzuje problém kořenové příčiny, například nesprávné nastavení matrice. Zalití oblasti mazivem může problém dočasně vyřešit, ale může vést ke špatnému pořádku a zvyšování nákladů, aniž by byla opravena podstatná mechanická chyba.

Nastavení stroje má také významný vliv. Snížení rychlosti lisu je jednoduchým a efektivním způsobem, jak bojovat proti přivařování. Pomalejší rychlosti generují méně tepla, čímž poskytují mazivům více času na působení a snižují sklon materiálu k měknutí a lepení. To je obzvláště důležité při práci s materiály jako je nerezová ocel, která se během tváření rychle zušlechťuje a vyvíjí významné množství tepla.

Nakonec je nezbytné udržovat čisté pracovní prostředí. Praktický kontrolní seznam pro obsluhu lisu, který má být dodržen při zjištění přivařování, může pomoci rychle diagnostikovat a odstranit problém:

• Zkontrolujte mazání: Je použito správné mazivo ve správném množství a na správném místě?
• Snížete-li rychlost stroje: Zpomalte rychlost úderů, abyste snížili provozní teplotu.
• Vyčistěte nástroje a obrobek: Ujistěte se, že na povrchu matrice nebo na přiváděném materiálu nejsou žádné nečistoty, třísky ani jiné kontaminanty.
• Ověřte stav nástroje: Zkontrolujte tupé hrany razníků a matric, protože zvyšují tvářecí tlak a tření.
• Upravit pořadí nástrojů: U některých procesů, jako je stříhání, může změna pořadí operací na tzv. "můstkové" pořadí zabránit hromadění materiálu a přisávání.

Komplexní přístup k odstranění přisávání

Účinný boj proti přisávání u raznících forem nespočívá v nalezení jediného zázračného řešení, ale ve vytvoření vícevrstvého, systematického postupu. Nejúspěšnější lisy si uvědomují, že trvalá řešení začínají pevným základem v návrhu a údržbě forem. Zásadní význam má dodržení správného vůle mezi razníkem a maticí, zejména v obtížných tažených rozích, a důsledná péče o vysoce leštěný povrchový úprav. Právě to přináší nejvyšší návratnost investice, protože řeší problém v jeho mechanickém základu. Teprve poté, co jsou tyto základy dokonalé, by měla být věnována pozornost pokročilejším řešením z oblasti vědy o materiálech.

Použití různorodých materiálů, tvrdicích povrchových úprav jako je nitridace nebo investice do pokročilých povlaků, například DLC, může zajistit potřebnou pevnost povrchu pro náročné aplikace. Tyto metody jsou účinné, ale nejvíce se osvědčí při zdokonalování dobře navrženého nástroje, nikoli při kompenzaci chyb v jeho konstrukci. Nakonec důsledné provozní postupy – včetně správného použití vysokovýkonných maziv a úpravy rychlosti strojů pro řízení tepla – poskytují reálný kontrolní mechanismus nezbytný k tomu, aby nedocházelo ke vzniku zadrhávání. Integrací těchto strategií mohou výrobci přejít od reaktivního řešení poruch k proaktivnímu navrhování stabilního a efektivního procesu tváření.

Nejčastější dotazy

1. Jak snížit zadrhávání?

Zabránění zadrhávání vyžaduje komplexní přístup. Začněte tím, že zajistíte správné nastavení vůle mezi razníkem a matricí, a vyleštěte povrch matrice, aby se minimalizovalo tření. Vyberte tvrdší nebo odlišné materiály nástrojů a zvažte pokročilé povrchové úpravy nebo povlaky, jako jsou TiCN nebo DLC. Co se týče provozu, použijte vhodné protizadírací mazivo, snižte počet úderů stroje, čímž snížíte teplotu, a ujistěte se, že matrice i obrobek jsou čisté a volné od nečistot.

2. Zabraňuje protizadírací prostředek zadrhávání?

Ano, protizadírací prostředky jsou velmi účinné při prevenci zadrhávání. Působí jako odolné mazivo, které vytváří trvalou bariéru mezi klouzavými kovovými povrchy. Tato vrstva odolává vysokému tlaku a teplotě a zabraňuje přímému kontaktu kovu s kovem, který vede ke mikroskopickému svařování a přenosu materiálu, charakteristickým pro zadrhávání.

3. Jaká je příčina zadrhávání?

Hlavní příčinou zadrhávání je kombinace tření, vysokého kontaktového tlaku a adheze mezi klouzajícími kovovými povrchy. Na mikroskopické úrovni dochází ke kontaktu výstupků (asperit) na površích, které prorazí ochranné oxidační vrstvy a spojí se svarovým spojením. Když se povrchy nadále pohybují, tento spoj praskne, čímž dojde k přenosu materiálu z jednoho povrchu na druhý a vzniká stále větší poškození.

4. Jak zabránit zadrhávání závitů u nerezových spojovacích prvků?

I když tento článek se zaměřuje na razníky, principy prevence zadrhávání závitů jsou podobné. Nejúčinnější metody jsou nanést před montáží na závity protizadírací mazivo a zpomalit rychlost utahování. Použití motorických nástrojů na vysokých otáčkách generuje významné teplo, což je hlavní příčinou zadrhávání u nerezových spojovacích prvků. Použití ručních nástrojů nebo motorických nástrojů s regulovanou rychlostí výrazně snižuje riziko.