TL;DR

A gallings a sajtolás során egy pusztító tapadási kopásfajta, amelyet gyakran „hideghegesztésnek” neveznek, és amely során a szerszám és a munkadarab mikroszkopikus szinten összeolvad a túlzott súrlódás és hő hatására. Megelőzéséhez többrétegű mérnöki megközelítésre van szükség, nem elegendő egyetlen gyors megoldás. A három fő védelmi vonal: sabonterv optimalizálása a kivágó- és sabonszellőző rés közötti hézag növelésével vastagodási zónákban (például húzási sarkoknál), különböző szerszámanyagok kiválasztása (például alumínium-bronz) a kémiai affinitás megszüntetése érdekében, és fejlett bevonatok alkalmazása mint például TiCN vagy DLC, de csak akkor, miután a felület tökéletesen fel lett polírozva. Működési beállítások, mint például extrém nyomású (EP) kenőanyagok használata és az sajtósebesség csökkentése, végül kiegészítő intézkedésként szolgálnak.

A gallings fizikája: miért következik be a hideghegesztés

A sablonhorzsolás megelőzéséhez először is meg kell érteni, hogy ez alapvetően különbözik a szúrós kopástól. Míg a szúrós kopás hasonló ahhoz, mintha durva papírral csiszolnánk fát, addig a horzsolás egy olyan jelenség, amely tapadási kopás akkor következik be, amikor a fémfelületeket védő oxidrétegek összeomlanak a sajtoló sajtó hatalmas nyomása alatt. Amikor ez megtörténik, a munkadarab kémiai értelemben "nyers" fémfelülete közvetlenül érintkezik az eszközacéllal.

Mikroszkopikus szinten a felületek soha nem tökéletesen simák; csúcsokból és völgyekből állnak, amelyeket érdességi csúcsoknak (asperitásoknak) nevezünk. Nagy tonnás terhelés hatására ezek az asperitások egymásba kapcsolódnak, és intenzív helyi hőt fejlesztenek. Ha a két fém rendelkezik kémiai affinitással – például az acélrozott acél és a D2 eszközacél, amelyek mindkettő magas króm tartalmúak – akkor atomjuk képes kötődni egymáshoz. Ezt a folyamatot felület-felület migrációnak vagy hideghegesztésnek . Mivel az eszköz tovább mozog, ezek a hegesztett kötések nyíródnak, darabokat szakítva le a puha felületről, és lerakódnak a keményebb szerszámon. Ezek a lerakódások, vagy "gallusok", ekkor ekevasakként működnek, katasztrofális karcolást okozva a következő alkatrészeknél.

Az első védelmi vonal: sablontervezés és geometria

A leggyakoribb tévhit az iparágban az, hogy a bevonatok bármilyen kopási problémát képesek megoldani. Az iparági szakértők azonban figyelmeztetnek, hogy ha az ok mechanikai jellegű, akkor a bevonat alkalmazása csupán "bevonja a problémát". Az elsődleges mechanikai ok gyakran a nem elegendő kivágó bélyeg - nyomólap hézag , különösen mélyhúzott alkatrészeknél.

Mélyhúzás során a lemez anyag síkbeli nyomófeszültségnek van kitéve, miközben a bélyeg üregébe áramlik, ami természetes vastagodást eredményez. Ha a bélyeg kialakítása nem veszi figyelembe ezt a vastagodást – különösen a mélyhúzás sarkainak függőleges falainál – a hézag megszűnik. A bélyeg hatékonyan „összeszorítja” az anyagot, óriási súrlódáscsúcsokat létrehozva, amelyeket semmilyen kenőanyaggal nem lehet legyőzni. Szerint MetalForming Magazine , egy kritikus megelőző intézkedés, hogy további hézagot (gyakran az anyagvastagság 10–20%-át) marjanak ezekbe a vastagodó zónákba.

Összetett gyártási feladatoknál, például autóipari lengőkarok vagy alvázkeretek esetén, ezen vastagodó zónák előrejelzéséhez kifinomult mérnöki szakismeret szükséges. Itt válik stratégiai előnnyé a szakosodott gyártókkal való együttműködés. Olyan vállalatok, mint Shaoyi Metal Technology használja ki a fejlett CAE-elemzést és az IATF 16949 tanúsítvánnyal rendelkező protokollokat, hogy ezeket a hézagtűréseket már a sablontervezés fázisába beépítse, így biztosítva, hogy a nagy sorozatú autóipari sajtolás az első ütéstől kezdve maradjon megkötésmentes legyen.

Egy másik geometriai tényező a csiszolás iránya a sablonkészítőknek a sablon szakaszait párhuzamos a döntő vagy húzó mozgás irányába kell csiszolniuk. A keresztirányú csiszolás mikroszkopikus barázdákat hagy, amelyek az alkatrész ellen fájlként hatnak, felgyorsítva a kenőfólia elbomlását.

Anyagtudomány: a „Különböző Fémek” stratégia

Amikor rozsdamentes acélt vagy nagy szilárdságú ötvözeteket sajtolnak, az esztergácsi acél kiválasztása kritikus fontosságú. Gyakori meghibásodási forma, ha D2-es esztergácsi acélt használnak rozsdamentes acél sajtolására. Mivel a D2 körülbelül 12% króm tartalmú, a rozsdamentes acél pedig szintén a krómra építi korrózióállóságát, a két anyag között magas a „metallurgiai kompatibilitás”. Hajlamosak egymáshoz tapadni.

Az megoldás az, hogy olyan anyagot használjon különböző fémes anyagok a kémiai affinitás megszüntetéséhez. Súlyos ragadásra hajlamos alkalmazásoknál az engineering bronz anyagok, különösen Alumíniumbronz , gyakran felülmúlják a hagyományos szerszámacélokat. Bár az alumíniumbronz lágyabb, mint az acél, kiváló kenőképességgel és hővezető-képességgel rendelkezik, és ami a legfontosabb, nem hajlamos hideghegesztődni vasalapú anyagokhoz. Alumíniumbronz betétek vagy csészebushok használata nagy súrlódású területeken kiküszöbölheti az adhézív kopást ott, ahol a keményebb anyagok elbuknak.

Ha szívósság miatt szerszámacél szükséges, fontolja meg a porítmetallurgiai (PM) minőségeket (például CPM 3V vagy M4). Ezek finomabb karbideloszlást biztosítanak, mint a hagyományos D2, így simább felületet eredményezve, amely kevésbé hajlamos az adhézív kopási ciklus kialakulására.

Korszerű felületkezelések és bevonatok

Miután a mechanika és az anyagok optimalizálva lettek, a felületi bevonatok nyújtják a végső védelmet. A fizikai gőzleválasztásos (PVD) bevonatok a modern sajtolás szabványa, de a megfelelő kémiai összetétel kiválasztása döntő fontosságú.

• TiCN (Titanium Carbonitride): Kiváló általános célú bevonat, amely nagyobb keménységet és alacsonyabb súrlódást kínál, mint a szabványos TiN. Széles körben használják nagyszilárdságú acélok alakításához.
• DLC (gyémántszerű szén): Rendkívül alacsony súrlódási együtthatójáról ismert DLC, amely prémium választás az alumíniumhoz és nehéz nem vasalapú alkalmazásokhoz. A grafit tulajdonságait utánozza, lehetővé téve a munkadarab csúszását minimális ellenállással.
• Nitridálás: Egy bevonat helyett diffúziós eljárás, amelynél maga az eszközacél felülete keményedik meg. Gyakran alapkezelésként alkalmazzák PVD-bevonatok felhordása előtt, hogy megelőzzék az „tojáshéj-hatást”, amikor egy kemény bevonat reped, mert az alatta lévő anyag lágy pontot hoz létre.

Szigorú figyelmeztetés: A bevonat minősége csak olyan jó, mint az alapanyag előkészítése. Az eszköz felületét tükrösre kell polírozni előtte bevonat. A meglévő karcolások vagy érdességek a bevonat által egyszerűen reprodukálódnak, így kemény, éles csúcsok keletkeznek, amelyek agresszíven támadják a munkadarabot.

Üzemeltetési intézkedések: Kenés és karbantartás

A gyártósoron a műveleti kockázatok csökkentése érdekében a kezelők szigorú folyamatirányítást alkalmazhatnak. Az első változó a főleg . A ragadás megelőzésére egyszerű olajok gyakran nem elegendők. A folyamathoz extrém nyomás (EP) adalékanyagokat (például ként vagy klórt) vagy szilárd határolórétegeket (például grafitot vagy molibdén-diszulfidot) tartalmazó kenőanyagok szükségesek. Ezek az adalékanyagok egy „tribológiai réteget” hoznak létre, amely elválasztja a fémeket akkor is, amikor a nagy nyomás alatt álló olaj kiszorul.

Hővezérlés a második működtethető tényező. A ragadás hőhatásra jön létre; a magasabb hőmérséklet lágyítja az alapanyagot, és elősegíti az összekapcsolódást. Ha ragadás jelentkezik, próbálja csökkenteni a sajtó sebességét (ütem/perc). Ez csökkenti a folyamat hőmérsékletét, és több időt biztosít a kenőanyagnak a helyreállásra az egyes ütések között. Rolleri ajánlja továbbá a „hídszerű” darabolási sorrend alkalmazását lyukasztási műveletekhez, amely váltakozó ütéseket alkalmazva megakadályozza a helyi hőfelhalmozódást és anyagfelhalmozódást.

Végül is a rendszeres karbantartás proaktív jellegű kell legyen. Ne várja meg, amíg megjelenik a ragadás. Ütemezze be a sablonok lekerekített éleinek köszörülését és tisztítását, hogy eltávolítsa a mikroszkopikus anyagfelvételt, mielőtt az káros csomóvá nőne. Az éles szerszámok csökkentik a alkatrész kialakításához szükséges nyomóerőt, így csökkentve a súrlódást és a hőt, amelyek a ragadás mechanizmusát okozzák.

A folyamat megbízhatóságának tervezése

A sablonok ragadásának megelőzése nem szerencsének köszönhető; ez a fizika és a mérnöki tudomány szabályai szerinti fegyelem kérdése. A súrlódási törvények tiszteletben tartásával – megfelelő hely biztosítása az anyagáramlás számára, kémiai inkompatibilitású anyagok kiválasztása, valamint kenőanyag védelmi rétegének fenntartása – a gyártók gyakorlatilag kiiktathatják a hideghegesztést. A kezdeti tervezési elemzés és a prémium minőségű anyagok költsége elhanyagolható ahhoz képest, amit egy lefagyott sablon miatti leállás vagy a horpadt alkatrészek selejtaránya jelent. A probléma okát kell kezelni, ne pedig a tünetet, és ezzel együtt jön majd a termelés megbízhatósága.

Gyakran Ismételt Kérdések

1. Hogyan csökkenthető a ragadás ütőszerszámoknál?

A ragadás csökkentése érdekében három területre kell figyelni: mechanika, anyagok és kenés. Először is, győződjön meg arról, hogy az ütő- és nyílószerszám között elegendő a hézag (10–20%-kal többet adva a vastagodási zónákban). Másodszor, használjon különböző fémeket, például alumíniumbronzot vagy bevonatos PM-acélokat a hideghegesztés megakadályozására. Harmadszor, használjon nagy viszkozitású kenőanyagokat extrém nyomásra (EP) alkalmas adalékokkal, hogy terhelés alatt is fennmaradjon egy határoló réteg.

2. Megakadályozza-e a ragadást a ragadásgátló?

Igen, az anti-seize összetevők megakadályozhatják a ragadást, mivel szilárd kenőanyagokat (például réz, grafit vagy molibdén) juttatnak a felületek közé. Ezek a szilárd anyagok fizikai gátat képeznek, amely elválasztja az egymáshoz illeszkedő fémeket akkor is, amikor a nagy nyomás kisajtolja a folyékony olajokat. Az anti-seize azonban helyi, üzemeltetési megoldás, és nem javítja ki az alapvető tervezési hibákat, például a túl szűk hézagot.

3. Mi a ragadás elsődleges oka?

A ragadás elsődleges oka az tapadási kopás súrlódás és hő hatására keletkezik. Amikor a magas nyomás megszünteti a védőoxidréteget a fémfelületeken, a szabadon maradt atomok összekapcsolódhatnak vagy "hegeszthetnek" egymáshoz. Ez leggyakrabban akkor fordul elő, amikor az eszköz és a munkadarab hasonló kémiai összetételű (pl. rozsdamentes acél kihajtása bevonat nélküli szerszámacéllal), ami nagy fémkémiai affinitást eredményez.