KRATKO

Pucanje u vučnim matricama je kritični kvar u proizvodnji koji se uglavnom javlja zbog prekomjernog naprezanja, nedostataka u materijalu, pogrešaka u radu i lošeg dizajna alata. Glavni uzroci uključuju lokalizirana tlačna naprezanja koja dovode do očvršćivanja, oslobađanje unutarnjih naprezanja unutar materijala te metalurške nedostatke u matrici ili poluproizvodu. Nedovoljna podmazivanje, nepravilna poravnanost opreme i pogrešna geometrija matrice — poput netočnih polumjera ili zazora — također su značajni čimbenici koji dovode do preranog otkaza matrice.

Razumijevanje ključne razlike: pucanje nasuprot cijepanju

Prije nego što se dijagnosticira kvar, važno je razlikovati pucanje od cijepanja, jer su njihovi temeljni uzroci i rješenja bitno različiti. Pogrešna identifikacija načina kvara često vodi netočnim i neuspješnim korektivnim mjerama. Iako oba dovode do odbacivanja dijela, oni proizlaze iz suprotnih stanja naprezanja.

Djeljenje je kvar zbog vlaknastog naprezanja. Nastaje kada se metal predugače, premašivši svoj maksimalni kapacitet istezanja. Ovaj se proces često prethodi vidljivom užanjivanju materijala poznatom kao „grlenje“. Zamislite kako vučete komad mekog karamela dok se u sredini ne izraste i napokon ne pukne. Kod procesa vučenja, cijepanje se obično pojavljuje kao horizontalni lom pored radijusa probojnika, gdje je materijal prejako istegnut. Uobičajena rješenja uključuju povećanje radijusa probojnika, poboljšanje podmazivanja ili korištenje materijala s boljim svojstvima istezanja.

Trnavanje , naprotiv, je tlakno lomljenje. Nastaje zbog prevelikog lokaliziranog tlaka, što uzrokuje prekomjerno očvršćivanje i krtost materijala na određenom području. Kao što je detaljno opisano u analizi od strane Izvodioc , ovaj način otkazivanja rezultira u tome da je metal na mjestu loma deblji nego u prvobitnom stanju. Pukotine se često pojavljuju kao vertikalni lomovi i sve su učestalije kod čelika visoke čvrstoće i nerđajućih čelika. Pokušaj popravka pukotine rješenjem koje je namijenjeno za cijepanje samo će pogoršati problem.

Kako bi se olakšala ispravna dijagnoza, razmotrite ove ključne razlike:

Uzroci vezani uz materijal i urođeni nedostaci

Fizička i kemijska svojstva kako obratka tako i samog alata česti su izvori pucanja. Kvarovi koji potječu iz materijala mogu biti suptilni, ali imaju značajne posljedice na isplativost proizvodnje i vijek trajanja alata. Ovi problemi mogu se u širokom smislu svrstati u probleme s sirovim materijalom koji se vuče te nedostatke u materijalu od kojeg je izrađen alat.

Što se tiče obratka, loša selekcija sirovog materijala je glavni krivac. Materijali s niskom plastičnošću ili visokim indeksom očvršćivanja na hladno, poput austenitnog nerđajućeg čelika, posebno su osjetljivi. Tijekom deformacije, ovi materijali mogu prolaziti kroz faznu transformaciju koja inducira krhku martenzitsku strukturu, čineći ih sklonima pucanju, kako objašnjavaju stručnjaci u Kanou Mould . Osim toga, površinske nepravilnosti na poluproizvodu, poput ogrebotina ili habanja, mogu poremetiti glatko protjecanje materijala u kalup, što dovodi do pukotina, čest problem koji ističe Precizno oblikovanje .

S obzirom na alate, kvaliteta materijala kalupa je od presudne važnosti. Na primjer, kalup izrađen od karbida lošeg kvalitete može dovesti do katastrofalnog otkaza. Detaljna analiza otkaza u The Fabricator's Tube & Pipe Journal ukazuje na metalurške nedostatke poput poroznosti uzrokovane nepropisnim sinteriranjem kao glavni uzrok. Kada se karbidni prah ne sinterira ispravno, komponente volframa i kobalta ne povežu se na odgovarajući način, čime se smanjuje strukturna čvrstoća kalupa i njegova sposobnost da izdrži napetosti vučenja. To stvara slabu točku na kojoj se pukotine lako mogu pojaviti i širiti.

Kako bi se ublažili ovi kvarovi vezani uz materijal, nekoliko strategija je učinkovito:

• Odabir materijala: Odaberite materijale s dobrim plastičnim svojstvima i oblikovljivosti za predviđenu primjenu. Za materijale koji se znatno očvršćuju deformiranjem, planirajte međufazu žarenja kako biste vratili duktilnost.
• Kontrola kvalitete: Uvedite stroge inspekcije dolaznih sirovina kako biste provjerili površinske nedostatke ili neujednačenost debljine.
• Specifikacija materijala matrice: Nastojte na visokokvalitetnom, pravilno sintetiziranom karbidu ili drugim odgovarajućim alatnim čelicima od strane renomiranih dobavljača. Osigurajte da je materijal matrice prikladan za napone nastale vučenjem specifičnih materijala poluproizvoda.

Radne kvarove: procesni naponi, podmazivanje i poravnanje

Čak i uz savršene materijale i dizajn matrice, pogreške u samom procesu vučenja su glavni uzrok pucanja. Ovi radni kvarovi često proizlaze iz složene interakcije napona, trenja i mehaničke postavke. Suzbijanje istih zahtijeva pažljivo praćenje i kontrolu proizvodnog okruženja.

Jedan od najosnovnijih uzroka je otpuštanje unutarnjeg napona . Kao što je istaknuto u više izvora iz industrije, unutarnji napon neizbježan je nusprodukt proizvodnje metala. Tijekom procesa vučenja, ovaj pohranjeni napon oslobađa se, što se može očitovati kao pukotine, ponekad odmah nakon oblikovanja ili čak nakon određenog vremena skladištenja. To vrijedi posebno za materijale s visokim indeksom očvršćivanja.

Nedovoljno podmazivanje je još jedan kritični tehnički kvar. Podmazivači stvaraju zaštitnu foliju između alata i obratka, smanjujući trenje i zagrijavanje. Kada dođe do razgradnje ovog filma, javlja se metalni kontakt s metalom, što uzrokuje zalihepljivanje, povećane sile vučenja i na kraju pukotine. Odabir podmazivača od vitalnog je značaja; za zahtjevne materijale poput nerđajućeg čelika, možda su potrebni specijalizirani podmazivači poput PVDF folija kako bi se održala učinkovita barijera.

Konačno, mehanička neosovinska točnost može uzrokovati neravnomjerna naprezanja koja dovode do preranog oštećenja matrice. Na primjer, istrošeni remenik koji uvodi žicu u matricu pod netočnim kutom stvara neujednačeni uzorak trošenja. To koncentrira naprezanje na određenim točkama unutar matrice, što dovodi do lokalnog trošenja i pucanja. Kao što je jedna studija slučaja pokazala, problem nije bio u matrici, već u žljebovima remenika nizvodno koji su uzrokovali nepravilno poravnanje.

Operatori mogu koristiti sljedeću listu za provjeru kako bi dijagnosticirali i spriječili operativne kvarove:

• Provjerite podmazivanje: Provjerite radi li sustav za podmazivanje ispravno i koristi li se odgovarajuće podmazivanje za materijal i proces.
• Provjera poravnanja: Redovito provjeravajte sve komponente vučne stolice, uključujući remenike i vodilice, na znakove trošenja te osigurajte ispravno poravnanje obratka pri uvodenju u matricu.
• Kontrola parametara: Osigurajte da su brzine vučenja i omjeri redukcije unutar preporučenih granica za materijal koji se obrađuje.
• Upravljanje naprezanjem: Za materijale sklonje popuštanju tijekom vremena, razmotrite toplinsku obradu za smanjenje napetosti što je prije moguće nakon oblikovanja.

Nedovršen dizajn alata i nekvalitetna izvedba

Kvaliteta dizajna i izvedbe vučenog alata ključna je za njegovu učinkovitost i vijek trajanja. Nedostaci u bilo kojem od tih područja mogu stvoriti koncentracije napetosti i probleme s tokom materijala koji izravno dovode do pucanja, bez obzira na kvalitetu materijala ili preciznost rada. Dobro osmišljen alat omogućuje glatki tok materijala, dok loše osmišljeni alat djeluje suprotno.

Uobičajeni nedostaci u dizajnu uključuju nepravilnu geometriju. Na primjer, ako punič i polumjeri kalupa su premaali (preoštri), mogu ometati tok materijala u šupljinu kalupa, povećavajući vlačna naprezanja i uzrokujući pukotine. Suprotno tome, ako je polumjer prevelik, to može dovesti do nabora. Prema CNstamping , nepravilna mjera između matrice i alata također je čest uzrok pucanja. Slično tome, nedovoljna duljina kuta pristupa koncentrira vučnu silu na premalo područje, istiskujući podmazivanje i uzrokujući habanje i otkazivanje.

Loša izvedba može oslabiti čak i savršen dizajn. Priklapanje između karbidnog uloška i čeličnog kućišta ključno je za mehaničku podporu i odvođenje topline. Ako uložak nije potpuno poduprt — na primjer, zbog suženog unutarnjeg promjera kućišta — neće izdržati vučne sile i puknut će. Ispravno toplinsko stezanje uloška u kućište nužno je kako bi se osigrao maksimalni kontakt, što omogućuje kućištu da djeluje kao rashladni radijator i spriječi pregrijavanje uloška.

Kako bi se izbjegle ove pojave, ključno je surađivati s iskusnim proizvođačem kalupa. Stručnjak može osigurati da je alat pravilno dizajniran i izrađen za određenu primjenu, uzimajući u obzir svojstva materijala, nagib i radne napetosti. Na primjer, stručnjaci poput Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. koriste napredne CAE simulacije za optimizaciju dizajna kalupa te duboko znanje iz područja upravljanja projektima kako bi isporučili visokokvalitetnu i pouzdanu alatnu opremu za zahtjevne primjene poput automobilske žbukanice.

Ključni aspekti pri dizajniranju i izradi kalupa uključuju:

• Optimizirana geometrija: Osigurajte da su polumjeri, razmaci i kutovi pristupa prilagođeni specifičnom materijalu i geometriji dijela.
• Odgovarajuća potpora uložaka: Koristite uloške obrađene centarski i osigurajte da su u potpunosti poduprti unutar kućišta radi maksimalnog prijenosa topline i mehaničke čvrstoće.
• Tok materijala: Za nekvadratne poluproizvode, razmotrite dizajne s udubljenim koničnim uglovima kako biste spriječili da oštri bridovi zarežu u ravne površine kalupa.
• Suradnja s ekspertima: Usko surađujte s dobavljačima alata kako biste potvrdili dizajne i osigurali primjenu visokokvalitetnih graditeljskih postupaka.

Često postavljana pitanja

1. Koji je razlog pucanja bloka kalupa tijekom procesa oblikovanja?

Blok kalupa može puknuti iz nekoliko razloga, uglavnom povezanih s naprezanjem i integritetom materijala. Glavni uzroci uključuju koncentraciju naprezanja zbog nedostataka u dizajnu kalupa ili nepravilnog poravnanja, što usmjerava ogromnu silu na malu površinu. Drugi važan čimbenik je neravnomjerna raspodjela karbida u alatnom čeliku, što stvara slabu točku. Konačno, visoke temperature tijekom rada mogu smanjiti otpornost materijala na pucanje, posebno ako se kalup ne hladi na odgovarajući način.

2. Što uzrokuje pucanje metala?

Pukotine u metalu su općenito uzrokovane naprezanjem koje premašuje čvrstoću materijala. Ovo se može dogoditi na različite načine, uključujući mehaničko preopterećenje uslijed vanjskih sila (kao npr. u procesu vučenja), termičko naprezanje izazvano brzim zagrijavanjem ili hlađenjem, ostatak unutarnjeg naprezanja iz prethodnih proizvodnih faza te okolišni faktori poput korozije koji s vremenom oslabljuju materijal. Nedostaci materijala, poput poroznosti ili uključaka, također djeluju kao početne točke za pukotine.

3. Što uzrokuje većinu pukotina kod oblikovanja limova?

Kod oblikovanja limova, većinu pukotina uzrokuje prekomjerno lokalizirano deformiranje. To je često posljedica neodgovarajućeg razmaka alata, gdje je razmak između žiga i matrice premalet, što prisiljava metal da se posiječe ili pukne. Loša poravnanja također mogu stvoriti neravnomjerno naprezanje, što dovodi do oštećenja. Drugi uobičajeni uzrok je nedovoljna potpora ili stezanje materijala, što omogućuje neravnomjerno istezanje lima i prekoračenje njegove granične istegljivosti, što rezultira cijepanjem ili pukotinama.