ҚЫСҚАША

Оптималды таңдау автомобиль салмақтау қалыптарының қаптамасы құралдың істен шығуын болдырмау үшін қаттылық, үйкеліс төмендігі мен өңдеу температурасын теңестіру мақсатында маңызды инженерлік шешім болып табылады. Алайда PVD (Физикалық будың шөкіруі) —нақтырақ айтқанда AlTiN және TiAlN—өңдеу температурасының төмендігі (<500°C) және жоғары беріктігі салдарынан Келесі ұрпақ жоғары берікті болат (AHSS) үшін заманауи стандартқа айналды, ал мысалы TD (Жылулық диффузия) шикізаттың гальваникалық коррозиясына төзімділіктің жоғары деңгейін қажет ететін пайдалану салаларында күміс стандарт ретінде қалады. Ең жоғары жүктемелі жағдайлар үшін Дуплекс қаптамалар (плазмалық нитрлеу, содан кейін PVD) «жұмыртқа қабығы эффектін» болдырмау үшін жоғары деңгейлі қолдау көрсетеді. Жұмыс бетінің материалы мен өндіріс көлеміне сәйкес қаптама сипаттамаларын таңдау үшін осы нұсқауды пайдаланыңыз.

Негізгі қаптама технологиялары: PVD, CVD және TD

Автомобиль салмақтау өнеркәсібінде үш басты беттік өңдеу технологиясы спецификациялар бойынша бәсекелеседі. Олардың термодинамикалық және механикалық айырмашылықтарын түсіну құралдың қызмет ету мерзімін және өлшемдік тұрақтылықты болжау үшін маңызды.

1. PVD (Физикалық будың бірігуі)

PVD қазіргі уақытта дәл автомобиль аспаптары үшін ең көп тараған технология болып табылады. Ол вакуумда салыстырмалы төмен температурада (әдетте 800°F–900°F / 425°C–480°C) металдың будың (титан, хром, алюминий) аспап бетіне конденсациялануын қамтиды. Бұл өңдеу температурасы көптеген аспап болаттарының (мысалы D2 немесе M2) түзету нүктесінен төмен болғандықтан, PVD негізгі материалдың қаттылығы мен өлшемдік дәлдігін сақтайды.

Сәйкес Eifeler , алдыңғы қатарлы PVD-ның жетілдірілген нұсқалары AlTiN (Алюминий-Титан Нитриді) 3,000 HV-тан жоғары қаттылық мәндерін және 900°C-қа дейін тот басудан қорғау қасиетін қамтамасыз етеді, ол АҚЖС-ті штамптау кезінде пайда болатын жоғары жылу үшін идеалды болып табылады.

2. CVD (Химиялық будың бірігуі)

CVD бетте химиялық реакция арқылы қаптама түзуін қамтиды, әдетте бұл әлдеқайда жоғары температураны (~1,900°F / 1,040°C) талап етеді. Бұл жоғары жылу вакуумдық жылу өңдеу циклын қажет етеді соңырақ инструменттің негізгі қаттылығын қалпына келтіретін бейтарап, бұл өлшемдік деформация қаупін енгізеді. Алайда CVD жоғары сапалы жабысуға ие болады және PVD-ның көріну сызығы процесі өтпейтін тығындалған тесіктерді қоса алганда, күрделі геометрияларды біркелкі бекітуге мүмкіндік береді.

3. TD (Жылулық диффузия)

Көбінесе «Тойота Диффузиясы» деп аталатын TD (немесе TRD) тұзды ваннада ванадий карбиді қабатын диффузиялау арқылы жасайды. Белгісінше, Шеберхана tD қаптамалары өте жоғары қаттылықты (~3000–4000 HV) қамтамасыз етеді және химиялық инертті болып келеді, ол нержавеющий болат пен ауыр калибрлі жоғары беріктікті төмен құймалы (HSLA) болаттарды пішіндеу кезінде адгезионды тозуға (жабысуға) толықтай төзімді болуын қамтамасыз етеді. CVD секілді, жоғары температуралық процестің әсерінен қаптамадан кейін қайтадан жылулық өңдеуді талап етеді.

Жабындыларды өңделетін материалдарға сәйкестендіру

Пресстеу операциясының сәттілігі жиі жабын мен қаңылтыр металдың арасындағы үйкеліс үйлесімділігіне байланысты. Олардың арасындағы сәйкессіздік жедел және катастрофалық істен шығуға әкелуі мүмкін.

Келесі ұрпақ жоғары берікті болат (AHSS)

AHSS-ті (созылу беріктігі >980 МПа) пресстеу үлкен жергілікті қысым мен жылу туғызады. Стандартты TiN жабындары жиі осында істен шығады. Өнеркәсіптегі таңдау PVD AlTiN немесе TiAlN алюминийдің қосылуы пайдалану кезінде бетінде қатты алюминий тотығының қабатын түзеді, бұл шынымен жылуға төзімділікті арттырады. AHSS Guidelines мәліметтер хромдық қаптама 50 000 соққыға шыдай алатынын, ал дұрыс таңдалған PVD немесе Duplex қаптамалар құралдың қызмет ету мерзімін 1,2 миллион соққыдан астамға созуға болатынын көрсетеді.

Алюминий қорытпалары (5xxx/6xxx сериясы)

Алюминий «жабысып тұру изін» тудыратын әйгілі – жұмсақ алюминий құрал бетіне жабысады (бұл құбылысты суық пісіру деп атайды). Мұнда AlTiN таңдау нашар, себебі қаптамадағы алюминий алюминий парақпен әрекеттесуге бейім. Оның орнына DLC (Алмаз тәрізді көміртегі) немесе CrN (Хром нитриді) dLC өте төмен үйкеліс коэффициентін (0,1–0,15) ұсынады, осылайша алюминий жабыспай еркін сырғанайды.

Гальванайлы жұмыртқа

Цинк жиналуы гальваникалық қапталған парақтарды штамптау кезінде негізгі істен шығу түрі болып табылады. Стандартты PVD қаптамалар бетінің кедір-бұдырлығы тым жоғары болған жағдайда оны күшейтуге себеп болуы мүмкін. Иондық нитрлеу немесе нақты полирленген CrN қаптамалары цинк қабатымен химиялық реакцияға тұрақты болу үшін ұсынылады.

Бұл материалдардың жұптарымен жұмыс істеу дұрыс қаптаманың болуын ғана емес, сонымен қатар бүкіл өндірістік циклді дәлдікпен орындай алатын өндірістік серіктестің болуын талап етеді. Бүкіләлемдік стандарттарға қатаң бағынатын автомобиль бағдарламалары үшін мынадай компаниялар Shaoyi Metal Technology жедел прототиптеуден бастап жоғары көлемді штамптауға дейінгі барлық процестерді басқару үшін IATF 16949-ға сәйкес сертификатталған процестерді пайдаланады, соның арқасында осындай жетілдірілген қаптамалардың теориялық артықшылықтары нақты өндірісте іске асырылады.

"Жұмыртқа қабығы әсері" және негіз таңдау

Қатты қаптама жұмсақ құралдың кемшілігін жояды деп ойлау — жиі кездесетін қате түсінік. Шындығында, супер қатты қаптаманы (3000 HV) стандартты жұмсақ құрал болатына (мысалы, өңделмеген D2) қолдану «Жұмыртқа қабығы әсеріне» әкеледі. Автомобиль штамптауының жоғары контактілік жүктемелерінде жұмсақ негіз серпімді деформацияланады да, жоғарыдағы сынғыш қатты қаптама жарылып, ыдырайды — будақ ішіндегі жұмыртқа сығылған кезде жұмыртқа қабығының жарылуы сияқты.

Шешім: Дуплекс қаптамалар.
Мұны болдырмау үшін инженерлер «Дуплекс» өңдеуді көрсетеді. Бұл процесс плазмалық ионды нитрлеу аспаптық болат негізінің бетін шамамен 0,1–0,2 мм тереңдікке дейін қатайту арқылы қолдау градиентін жасаумен басталады. Содан кейін үстіне PVD қаптамасы пайдаланылады. Бұл қатайтылған ішкі қабат қаптаманы қолдайды және оны жоғары жылдамдықты тегістеу кезіндегі экстремалды соққыларға төтеп беруге мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, стандартты D2 аспаптық болат үлкен карбидті құрылымдардан тұрады, бұл сынғыш нүктелер болып табылуы мүмкін. Қапталған аспаптар үшін MetalForming Magazine жоғарылатуды ұсынады Ұнтақтық Металлургия (PM) Болаты (мысалы CPM M4 немесе Vanadis). PM болаттарындағы ұсақ, біркелкі карбидтердің таралуы қаптамалар үшін жақсы тіреу нүктесін қамтамасыз етеді және серпінділікті едәуір жақсартады.

Өнімділік көрсеткіштері мен сынуды талдау

Танину жолдау қалай аспаптың сырқаттануы — дұрыс қаптаманы таңдаудың алғашқы қадамы. MISUMI инженерлік зерттеулер үш түрлі сынудың түрін көрсетеді:

• Аbrasивті тозу: Инструмент беті физикалық сызылған немесе тозып кеткен. Шешімі: Қаптама қаттылығын арттырыңыз (TiN-ден AlTiN немесе TD-ге ауысыңыз).
• Жабыспа тозуы (істің кедір-бұдыры): Жұмыс бөлшегінің материалы инструментке жабысады. Шешімі: Сүйықтықты арттырыңыз/үйкелісті азайтыңыз (DLC-ге ауысыңыз немесе WS2 құрғақ сүйық затының қосымша қабатын қосыңыз).
• Шыңға жарылу/сыну: Қаптама немесе инструмент қиысы сынады. Шешімі: Қаптама тым қалың болуы мүмкін немесе негіз тым сынғыш. Төзімдірек қаптамаға (алюминийдің төменгі мөлшері) немесе төзімді PM болат негізіндегі дуплекс өңдеуге ауысыңыз.

Инструмент қызмет ету мерзімін оптимизациялау

Барлық автомобиль штамптары үшін жалғыз «ең жақсы» қаптама жоқ. Оңтайлы таңдау әрқашан сіз болдырмақшы болып отырған істен шығу түрі мен пішіндеп жатқан материалыңызға байланысты. Жалпы AHSS штамповкасы үшін PM болат негізіндегі PVD AlTiN өнеркәсіптің базалық стандарты болып табылады. Стальдің галлингіне қатысты өте ауыр мәселелерде TD әлі де жеңілмеген. Қаптаманың қасиеттерін — қаттылық, үйкеліс коэффициенті және жылулық тұрақтылық — нақты өндірістік айнымалыларыңызбен жүйелі түрде сәйкестендіру арқылы сіз құралдардың қызмет ету мерзімін техникалық қызмет көрсетудің кедергісінен бәсекелестік артықшылығына айналдыра аласыз.

Жиі қойылатын сұрақтар

aHSS штамптау үшін ең жақсы қаптама қандай?

Көбінесе Жоғары беріктікке ие болаттың (AHSS) қолданылулары үшін AlTiN (Алюминий-Титан Нитриді) немесе TiAlN PVD қаптамалары ұсынылады. Олар жоғары қаттылық (~3400 HV) және үлкен жылулық тұрақтылық ұсынады. Ең ауыр жағдайлар үшін (1180 МПа+ болаттар), негіздің ыдырауын болдырмау үшін PM құралдық болат негізіне Дуплекс қаптама (нитрлеу + PVD) ұсынылады.

штамптық матрицалар үшін PVD қаптаманың қалыңдығы қандай болуы керек?

Термомен басылған стандарттық PVD-пен қаптамалар әдетте мынадай қалыңдықта жүргізіледі: 3-тен 5 микронға дейін (0,0001–0,0002 дюйм). Мұндай қалыңдықтан асатын қаптамалар көп ішкі сығылу кернеуіне байланысты түсіп қалу қаупін туғызады, ал жұқа қаптамалар ерте тозуы мүмкін. Көп қабатты қаптамалар кейде жабысып қалуды болдырмастан сәл қалыңдау жүргізілуі мүмкін.

баспа матрицасының қаптамасын оны тазаламай қайта жүргізе аласыз ба?

Әдетте, жоқ. Жаңа қабаттың дұрыс жабысуы мен өлшемдік дәлдігін қамтамасыз ету үшін ескі қаптаманы химиялық тазарту керек. Ескі, тозған қаптаманың үстіне PVD қолдану жиі қабыршықталуға және нашар жұмысқа әкеледі. Дегенмен, көбінесе PVD қаптамалары құрал болаты негізіне зиян келтірмей-ақ химиялық тазаланады, сондықтан бірнеше циклдар арқылы пайдалануға болады.