RESUMO

A fisuración nos troqueis de estampado é un fallo crítico na fabricación provocado principalmente por tensións excesivas, defectos no material, erros operativos e deseño deficiente das ferramentas. As causas principais inclúen tensións compresivas localizadas que provocan endurecemento por deformación, a liberación de tensións internas no material e defectos metalúrxicos no troquel ou na peza de traballo. A lubricación insuficiente, o aliñamento incorrecto do equipo e a xeometría defectuosa do troquel—como raios ou folgas inadecuados—son tamén factores importantes que contribúen ao fallo prematuro do troquel.

Comprender a diferenza crítica: fisuración fronte a rachadura

Antes de diagnosticar unha falla, é esencial distinguir entre fisuración e rachadura, xa que as súas causas orixinais e solucións son fundamentalmente diferentes. Identificar incorrectamente o modo de falla leva frecuentemente a accións correctivas erróneas e ineficaces. Aínda que ambas resultan nunha peza rexeitada, orixínanse de estados de tensión opostos.

Rachadura é unha falla por tracción. Ocorre cando o metal se estira en exceso máis aló da súa capacidade máxima de alongamento. Este proceso adoita ir precedido por un adelgazamento visible do material coñecido como "estricción". Imaxina puxar unha peza de caramelo ata que se adelgaza no medio e finalmente se rompe. Nun proceso de embutición, a rachadura aparece típicamente como unha ruptura horizontal preto dun radio de punzón, onde o material foi estirado en exceso. As solucións comúns inclúen aumentar o radio do punzón, mellorar a lubricación ou empregar un material con mellores propiedades de alongamento.

Rachaduras , polo contrario, é unha falla por compresión. Resulta dunha compresión excesiva localizada, o que fai que o material se endureza en exceso e se volva fráxil nunha zona específica. Como se detalla nun análisis realizado por O Fabricante , esta modalidade de falla provoca que o metal no punto de rotura sexa máis grosiño que o seu estado orixinal. As fisuras aparecen a miúdo como fallas verticais e son cada vez máis frecuentes nos aceros de alta resistencia e nos aceros inoxidables. Intentar reparar unha fisura cunha solución pensada para un desgarro só agravará o problema.

Para axudar no diagnóstico correcto, considere estas diferenzas clave:

Causas relacionadas co material e defectos inherentes

As propiedades físicas e químicas tanto da peza como da propia matriz son fontes frecuentes de fisuración. As fallas que se orixinan no material poden ser sutís pero teñen consecuencias importantes na rendemento produtivo e na vida útil da ferramenta. Estes problemas poden clasificarse amplamente en cuestións co material bruto que se está embutindo e defectos no material de construción da matriz.

Para a peza, a mala selección do material bruto é unha causa principal. Os materiais con baixa plasticidade ou un índice alto de endurecemento en frío, como o acero inoxidable austenítico, son particularmente susceptibles. Durante a deformación, estes materiais poden sufrir unha transformación de fase que induce unha estrutura martensítica fráxil, o que os faculta propensos á fisuración, segundo explican expertos en Kanou Mould . Ademais, as imperfeccións superficiais no bruto, como rebarbas ou agarres, poden interromper o fluxo suave do material cara ao troquel, provocando fracturas, un problema común destacado por Formación precisa .

No que se refire á ferramenta, a calidade do material do troquel é fundamental. Un troquel fabricado con carburo de mala calidade, por exemplo, pode levar a un fallo catastrófico. Un análise detallada de fallos en The Fabricator's Tube & Pipe Journal apunta a defectos metalúrxicos como a porosidade debida a un sinterizado inadecuado como causa principal. Cando o pó de carburo non se sinteriza correctamente, os compoñentes de volframio e cobalto non se mesturan axeitadamente, o que reduce a integridade estrutural do troquel e a súa capacidade para soportar as tensións de estirado. Isto crea puntos débiles onde as fisuras poden iniciar e propagarse facilmente.

Para mitigar estes fallos relacionados co material, varias estratexias son efectivas:

• Selección de materiais: Escolla materiais cunha boa plasticidade e conformabilidade para a aplicación prevista. Para materiais que se endurezan significativamente por deformación, planexe un proceso intermedio de recociñado para restaurar a ductilidade.
• Control de Calidade: Implemente unha inspección rigorosa dos materiais brancos entrantes para comprobar posibles defectos superficiais ou inconsistencias no espesor.
• Especificación do Material da Matriz: Insista en carburos de alta calidade, debidamente sinterizados, ou noutros aceros para ferramentas axeitados procedentes de fornecedores reputados. Asegúrese de que o material da matriz é adecuado para as tensións propias do estirado de materiais específicos da peza.

Avarías Operativas: Tensións do Proceso, Lubricación e Aliñamento

Aínda con materiais e deseño de matrices perfectos, os erros no propio proceso de estirado son unha causa importante de fisuración. Estas avarías operativas orixínanse a miúdo na complexa interacción entre tensión, fricción e configuración mecánica. Abordalas require un control e supervisión cuidadosos do entorno de fabricación.

Unha das causas máis fundamentais é a liberación da tensión interna como indican varias fontes do sector, a tensión interna é un subproduto inevitable da fabricación de metais. Durante o proceso de estirado, estas tensións almacenadas liberánsse, o que pode manifestarse en forma de fisuras, ás veces inmediatamente despois da formación ou incluso despois dun período de almacenamento. Isto é especialmente certo para materiais cun índice de endurecemento elevado.

Lubricación insuficiente é outro fallo operativo crítico. Os lubricantes forman unha película protectora entre a punzón e a peza, reducindo o froito e o calor. Cando esta película se degrada, prodúcese contacto metal con metal, o que leva ao agarrotamento, ao aumento das forzas de estirado e, en última instancia, ás fracturas. A elección do lubricante é vital; para materiais difíciles como o acero inoxidable, poden ser necesarios lubricantes especializados como as películas de PVDF para manter unha barrera efectiva.

Finalmente, desalineación mecánica pode introducir tensións desiguais que provocan unha falla prematura do troquel. Unha polea desgastada que alimenta o fío a un troquel cun ángulo incorrecto, por exemplo, crea un patrón de desgaste inconsistente. Isto concentra a tensión en puntos específicos do troquel, provocando desgaste localizado e fisuración. Como amosou un estudo de caso, o problema non era o troquel senón a polea ranurada montante que causaba o desalineamento.

Os operarios poden usar a seguinte lista de comprobación para diagnosticar e previr fallas operativas:

• Comprobación da lubricación: Verificar que o sistema de lubricación funcione correctamente e que se estea a usar o lubricante axeitado para o material e o proceso.
• Verificación de alineación: Inspeccionar regularmente todos os compoñentes da mesa de estirado, incluídas as poleas e guías, en busca de desgaste e asegurar unha correcta alineación da peza no troquel.
• Control de parámetros: Asegurarse de que as velocidades de estirado e as relacións de redución estean dentro dos límites recomendados para o material que se está procesando.
• Xestión da tensión: Para materiais propensos a fisuración diferida, considere tratamentos térmicos de alivio de tensións o máis brevemente posible despois da conformación.

Deseño de troquel defectuoso e construción subestándar

A calidade do deseño e da construción do troquel de estampado é fundamental para o seu rendemento e durabilidade. Defectos en calquera destas áreas poden crear concentracións de tensión e problemas de fluxo de material que levan directamente á fisuración, independentemente da calidade do material ou da precisión operativa. Un troquel ben deseñado facilita un fluxo suave do material, mentres que un troquel mal deseñado opónse a el.

Os defectos de deseño máis comúns inclúen a xeometría incorrecta. Por exemplo, se os raios de punzón e troquel son demasiado pequenos (demasiado afiados), poden restrinxir o fluxo do material cara á cavidade do troquel, aumentando a tensión de tracción e provocando fracturas. Polo contrario, se o raio é demasiado grande, pode provocar arrugas. Segundo CNstamping , unha distancia inadecuada entre o punzón e a matriz é outra causa frecuente de fisuración. Do mesmo xeito, unha lonxitude insuficiente do ángulo de aproximación concentra a presión de estirado nunha área demasiado pequena, espremendo o lubricante e provocando agarrafamento e fallo.

Unha construción deficiente pode minar incluso un deseño perfecto. O axuste entre a incrustación de carburo e a carcasa de aceiro é fundamental tanto para o soporte mecánico como para a disipación de calor. Se a incrustación non está totalmente soportada —por exemplo, debido a un diámetro interior cónico da carcasa— non poderá resistir as forzas de estirado e romperase. É esencial un correcto encoller por calor da incrustación na carcasa para garantir a superficie de contacto máxima, o que permite que a carcasa actúe como sumidoiro térmico e evite o sobrecalentamento da incrustación.

Para evitar estes problemas, é fundamental asociarse cun fabricante de troqueis coñecedor e con experiencia. Un especialista pode garantir que a ferramenta sexa deseñada e construída correctamente para a aplicación específica, tendo en conta as propiedades do material, o ángulo de desbotado e as tensións operativas. Por exemplo, especialistas como Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. utilizan simulacións avanzadas de CAE para optimizar o deseño do troquel e aproveitar unha gran experiencia en xestión de proxectos para ofrecer ferramentas de alta calidade e fiabilidade para aplicacións exigentes como o punzonado automotriz.

As consideracións clave para o deseño e construción de troqueis inclúen:

• Xeometría Optimizada: Asegúrese de que os radios, folgas e ángulos de aproximación estean adaptados ao material específico e á xeometría da peza.
• Soporte Adequado de Insercións: Utilice insercións rectificadas sen centros e asegúrese de que estean completamente soportadas no interior do corpo para maximizar a transferencia de calor e a resistencia mecánica.
• Fluxo de Material: Para stock fóra de cadrado, considere deseños con esquinas cónicas rebaxadas para evitar que as esquinas afiadas penetren nas superficies planas do troquel.
• Colaboración de Expertos: Traballar de maneira estreita cos fornecedores de moldes para validar deseños e asegurar que se seguen prácticas de construción de alta calidade.

Preguntas frecuentes

1. Cal é a razón pola que o bloque de troquel se racha durante o proceso de conformado?

Un bloque de troquel pode racharse por varias razóns, principalmente relacionadas coa tensión e a integridade do material. As causas principais inclúen a concentración de tensións debida a un deseño de troquel defectuoso ou a unha mala aliñación, o que concentra unha forza inmensa nunha pequena área. Outro factor clave é a distribución desigual de carburos no acero da ferramenta, o que crea puntos débiles. Finalmente, as altas temperaturas durante o funcionamento poden reducir a resistencia do material ao rachado, especialmente se o troquel non se enfría axeitadamente.

2. Que provoca as rachaduras no metal?

A fisuración no metal débese xeralmente a tensións que superan a resistencia do material. Isto pode ocorrer de varias maneiras, incluíndo sobrecarga mecánica por forzas aplicadas (como nun proceso de estirado), tensión térmica por quentamento ou arrefriamento rápidos, tensión interna residual de etapas previas de fabricación, e factores ambientais como a corrosión que debilitan o material co tempo. Defectos do material como porosidade ou inclusións tamén actúan como puntos de inicio para as fisuras.

3. Que causa a maioría das fisuras no embutido de chapa metálica?

No embutido de chapa metálica, a maioría das fisuras son causadas por deformación localizada excesiva. Isto débese a miúdo a unha folga inadecuada da matriz, onde o espazo entre o punzón e a matriz é demasiado pequeno, forzando o metal a cortarse ou a fisurarse. Un mal aliñamento tamén pode crear tensións desiguais, levando á rotura. Outra causa común é a falta de soporte ou suxeición inadecuada do material, o que permite que a chapa se estire de maneira desigual e supere o seu límite de alongamento, resultando en desgarros ou fisuras.