TRUMPAI

Galingas štampavimo metu yra naikinanti adhezinio dilimo forma, dažnai vadinama „šaltuoju suvirinimu“, kai dėl didelio trinties jėgos ir karščio įrankis ir apdirbamas darbinis kūnas susijungia mikroskopiniame lygmenyje. Prevencija reikalauja daugialypės inžinerinės strategijos, o ne vieno greito sprendimo. Trys pagrindiniai apsaugos būdai yra: įspaudų konstrukcijos optimizavimas padidinant įspaudo ir įspaudinio tarpą storėjimo zonose (pvz., ištraukimo kampuose), pasirenkant skirtingus įrankių medžiagų tipus (pvz., aliuminio bronzą), kad būtų pašalinta cheminė priešinga savybė, ir taikant pažangias dangas tokias kaip TiCN arba DLC, tik po to, kai paviršius bus idealiai išpoliruotas. Operaciniai patobulinimai, tokie kaip ekstremalaus slėgio (EP) tepalų naudojimas ir preso greičio sumažinimas, laikomi galutiniais atsako priemonėmis.

Gallingo fizika: kodėl atsiranda šaltasis suvirinimas

Norint išvengti metalo perkaitimo, pirmiausia reikia suprasti, kad tai esminė skirtumas nuo abrazyvinio dilimo. Tuo tarpu kaip abrazyvinis dilimas panašus į medžio šlifavimą šiurkščiu popieriumi, metalo perkaitimas yra adhezinis dilimas reikšmė, kuri atsiranda, kai metalinių paviršių apsauginės oksidinės sluoksnių susidūrimas sunaikinamas dėl didelės spaudimo preso jėgos. Kai taip nutinka, chemiškai aktyvus „nebrendęs“ darbinio kūno metalas tiesiogiai liečiasi su įrankio plienu.

Mikroskopiniu lygiu paviršiai niekada nebūna visiškai lygūs; jie sudaryti iš kalnų ir slėnių, vadinamų asperitetais. Esant dideliam tonажui, šie asperitetai užsikabina vienas už kitą ir sukuria intensyvią vietinę šilumą. Jei du metalai turi cheminį afinitetą – pavyzdžiui, nerūdijantis plienas ir D2 įrankio plienas, kurie abu turi didelį chromo kiekį – jie gali atomiškai susijungti. Šis procesas vadinamas paviršiaus prie paviršiaus migracija arba šaltuoju suvirinimu . Kol įrankis toliau juda, šie suvirinti ryšiai nuslysta, atplėšdami medžiagos gabalus nuo minkštesnio paviršiaus ir nusodindami juos ant kietesnio įrankio. Šie nusodinimai, arba „galai“, tada veikia kaip lempos, sukeliant katastrofišką brūkšnijimą vėlesniems detalių paviršiams.

Pirmoji gynybos linija: įformės projektavimas ir geometrija

Dažniausia klaidinga nuostata pramonėje yra ta, kad denginiai gali išspręsti bet kokias dilimo problemas. Tačiau pramonės ekspertai perspėja, kad jei pagrindinė priežastis yra mechaninė, denginys tik „padengia problemą“. Dažniausia mechaninė kaltininkė dažnai yra nepakankamas skabyklio ir žaliavinio išpjovimo tarpas , ypač giliai traukiamose detalėse.

Giliai traukiant, lakštinis metalas patiria plokštumos suspaudimą, kai jis įsitraukia į formos ertmę, dėl ko medžiaga natūraliai pasigeria. Jei formos dizainas neatsižvelgia į šį storio padidėjimą – ypač traukos kampų vertikaliuose sienose – tarpas išnyksta. Forma efektyviai „spausteli“ medžiagą, sukuriant milžiniškus trinties šuolius, kurių jokios tepimo priemonės negali įveikti. Pagal MetalForming Magazine , svarbus prevencinis veiksmas yra papildomo tarpelio (dažnai 10–20 % nuo medžiagos storio) apdorojimas šiose storio didėjimo zonose.

Sudėtingoms gamybos serijoms, tokioms kaip automobilių valdymo svirtys ar rėmai, šių storio didėjimo zonų prognozavimas reikalauja išplėstinių inžinerinių žinių. Būtent čia specializuotų gamintojų bendradarbiavimas tampa strategine privaluma. Tokios įmonės kaip Shaoyi Metal Technology naudokite pažangų CAE analizavimą ir IATF 16949 sertifikuotas procedūras, kad šie tarpeliai būtų integruoti į formos projektavimo fazę, užtikrinant, kad didelės apimties automobilių štampavimas būtų be įbrėžimų nuo pirmo smūgio.

Kitas geometrinis veiksnys yra poliravimo kryptis įrankių ir formų gamintojai turėtų poliruoti formų dalis lygiagretės į priekį pagal išstūmimo arba traumavimo judėjimo kryptį. Skersinis poliravimas palieka mikroskopus griovelių, kurie veikia kaip abrazyvūs failai prieš darbinį kūną, greitindami tepalo plėvelės susidėvėjimą.

Medžiagų mokslas: „Skirtingų metalų“ strategija

Kai štampuojamas nerūdijantis plienas ar aukštos stiprybės lydiniai, įrankio plieno pasirinkimas yra labai svarbus. Dažnas gedimo tipas atsiranda naudojant D2 įrankio plieną nerūdijančiam plienui štampuoti. Kadangi D2 sudėtyje yra apie 12 % chromo, o nerūdijantis plienas taip pat remiasi chromu kaip korozijai atspariu elementu, šios dvi medžiagos turi aukštą „metalurginę suderinamumą“. Jos linkusios lipti viena prie kitos.

Sprendimas – naudoti skirtingus metale nutraukti šią cheminę afinitetą. Stipriems įbrėžimams linkusioms aplikacijoms inžineriniai bronza medžiagų tipai, konkretikai Aliuminio bronze , dažnai pranašesni už įprastines įrankių plieno rūšis. Nors aliuminio bronzos yra minkštesnė nei plienas, ji pasižymi puikiu slystamumu ir šilumos laidumu, o svarbiausia – neprikimba prie geležies pagrindų šaltuoju būdu. Naudojant aliuminio bronzos įvoras arba guolius aukšto trinties plotuose galima pašalinti adhezinį dilimą ten, kur kietesnės medžiagos sugenda.

Jei reikalingas įrankių plienas dėl atsparumo smūgiams, apsvarstykite Miltelių metalurgijos (PM) rūšis (pvz., CPM 3V arba M4). Jos siūlo fineresnį karbido pasiskirstymą nei įprastinis D2, užtikrindamos sklandesnį paviršių, kuris mažiau linkęs pradėti adhezinio dilimo ciklą.

Pažangūs paviršiaus apdorojimai ir dangos

Kai mechanika ir medžiagos jau optimizuotos, paviršiaus dangos sudaro galutinę apsaugos barjerą. Fizinio garų nusodinimo (PVD) dangos yra standartinės šiuolaikiniams išspaudimams, tačiau svarbu tinkamai parinkti jų chemiją.

• TiCN (Titano karbonitridas): Puikus daugiafunkcinis denginys, kuris pasižymi didesniu kietumu ir mažesniu trinties koeficientu lyginant su standartiniu TiN. Jis plačiai naudojamas formuojant aukštos stiprybės plienus.
• DLC (panašus į deimantą anglis): DLC žinomas dėl labai mažo trinties koeficiento ir yra aukščiausios kokybės pasirinkimas aliuminiui bei sudėtingoms negeležinėms medžiagoms. Jis imituoja grafito savybes, leisdamas ruošiniui slysti beveik be jokio pasipriešinimo.
• Nitridas: Tai ne denginys, o difuzinis procesas, kurio metu pati įrankio plieno paviršius sukietinamas. Dažnai naudojamas kaip bazinis apdorojimas prieš nanosiant PVD denginius, kad būtų išvengta „kiaušinio lukšto efekto“, kai kietas denginys įtrūksta dėl minkštos vietos pagrindo sluoksnyje.

Svarbus įspėjimas: Denginys geras tik tiek, kiek gerai paruoštas pagrindas. Įrankio paviršius turi būti poliruotas iki veidrodinio blizgesio ankstesnis denginys. Visi esami brūkšniai ar nelygumai bus tiesiog nukopijuoti denginio, sukuriant kietus, aštrių viršūnių iškilumus, kurie agresyviai pažeis ruošinį.

Eksplotaciniai atsargumo priemonių būdai: tepimas ir techninė priežiūra

Gamyklos aikštelėje operatoriai gali sumažinti galinio susidėvėjimo riziką, laikydamiesi nuoseklios proceso kontrolės. Pirmasis kintamasis yra smėliojimas . Siekiant apsaugoti nuo galinio susidėvėjimo, paprastosios aliejaus rūšys dažnai būna nepakankamos. Procesui reikalingi tepalai su ekstremalaus slėgio (EP) priedais (tokiais kaip siera ar chloras) arba kietosios barjerinės medžiagos (pvz., grafitas ar molibdeno disulfidas). Šie priedai sukuria „tribologinę plėvelę“, kuri atskiria metalus net tada, kai skysčio aliejus yra išspaustas dėl tonųžos.

Šilumos valdymas yra antrasis operacinis veiksnys. Galinis susidėvėjimas yra termiškai aktyvuojamas; aukštesnės temperatūros suminkština ruošinį ir skatina surišimą. Jei pasireiškia galinis susidėvėjimas, pabandykite sumažinti preso greitį (smūgių per minutę). Tai sumažins proceso temperatūrą ir suteiks tepalui daugiau laiko atsigauti tarp smūgių. Rolleri taip pat siūlo taikyti „tilto“ pjaustymo seką gręžimo operacijoms, kuri alternuoja smūgius, kad būtų išvengta vietinio šilumos kaupimosi ir medžiagos kaupimosi.

Galiausiai, kasdieninė priežiūra turi būti proaktyvi. Nereikia laukti, kol atsiras įbrėžimas. Įgyvendinkite tvarkaraštį, pagal kurį reguliariai šlifuosite ir valysite įspaudų kampus, pašalindami mikroskopinį medžiagos prilipimą dar iki jis virsta žalojančiu gumulu. Aštrūs įrankiai sumažina tonų skaičių, reikalingą detalei formuoti, taip mažindami trintį ir šilumą, kurie sukelia įbrėžimų atsiradimą.

Inžinerinė patikimumo integracija į procesą

Įspaudų įbrėžimų prevencija nėra sėkmės klausimas; tai fizikos ir inžinerijos disciplina. Gerbiant trinties dėsnius – užtikrinant pakankamą tarpą medžiagai tekėti, parenkant chemiškai nevienalytes medžiagas ir palaikant tepimo plėvelę – gamintojai gali beveik visiškai pašalinti šaltąjį suvirinimą. Išlaidos dėl išankstinės konstrukcinės analizės ir aukštos kokybės medžiagų yra menkos, jei jas lyginsime su stabdytu diegu arba su defektinių detalių atmetimo norma. Spręskite pagrindinę priežastį, o ne simptomus, ir gamybos patikimumas ateis savaime.

Dažniausiai užduodami klausimai

1. Kaip sumažinti įbrėžimus spaudimo įspauduose?

Norint sumažinti įbrėžimus, reikia sutelkti dėmesį į tris sritis: mechaniką, medžiagas ir tepimą. Pirma, užtikrinkite pakankamą išspaudimo–matričių tarpą (pridėkite papildomai 10–20 % storesnių zonų srityse). Antra, naudokite skirtingas metalines medžiagas, tokius kaip aliuminio bronzą arba dengtas miltelių metalurgijos plieno rūšis, kad būtų išvengta šalto suvirinimo. Trečia, naudokite aukštos klampumo tepalus su ekstremalaus slėgio (EP) priedais, kad išlaikyti barjerinę plėvelę esant apkrovai.

2. Ar priešsukibimo priemonės prevencijuoja įtempimo raižymą?

Taip, priešsukibimo mišiniai gali prevenduoti įbrėžimus, įvedant kietuosius tepalus (tokius kaip varis, grafitas ar molibdenas) tarp paviršių. Šie kietieji elementai sukuria fizinį barjerą, kuris atskiria susiliečiančius metalus net tada, kai didelis slėgis išspaudžia skysčius tepalus. Tačiau priešsukibimo mišiniai yra lokalūs operatyviniai sprendimai ir neištaiso pagrindinių konstrukcinių trūkumų, tokių kaip per mažas tarpas.

3. Koks yra pagrindinis įbrėžimų priežastis?

Pagrindinė įbrėžimų priežastis yra adhezinis dilimas kuriama dėl trinties ir šilumos. Kai aukštas slėgis pašalina apsauginę oksidinę plėvelę nuo metalinių paviršių, atsiskleidžia atomai, kurie gali susijungti arba „suvirinti“ kartu. Tai dažniausiai pasitaiko tada, kai įrankis ir ruošinys turi panašią cheminę sudėtį (pvz., formuojant nerūdijantį plieną neapdorotu įrankio plienu), dėl ko padidėja metalurginė prieraiša.