TL;DR

Raupēšana štancēšanā ir destruktīva līmēšanās nodiluma forma, ko bieži sauc par "auksto metināšanu", kur rīks un заготовка saslapējas mikroskopiskā līmenī pārmērīgas berzes un siltuma dēļ. Profilaksei nepieciešams daudzslāņu inženierijas pieeja, nevis viens ātrs risinājums. Trīs galvenie aizsardzības līdzekļi ir: veidņu dizaina optimizēšana palielinot spraugu starp spiedni un veidni biezēšanas zonās (piemēram, velkot stūros), izvēloties atšķirīgus rīka materiālus (piemēram, alumīnija bronzu), lai izjauktu ķīmisko afinitāti, un pielietojot jaunākās pārklājumu tehnoloģijas piemēram, TiCN vai DLC tikai pēc tam, kad virsma ir ideāli nospodrināta. Operatīvas korekcijas, piemēram, ekstrēmas spiediena (EP) smērvielu lietošana un preses ātruma samazināšana, kalpo kā pēdējie pretlīdzekļi.

Raupēšanas fizika: kāpēc notiek aukstā metināšana

Lai novērstu matricas saplīšanu, vispirms jāsaprot, ka tā būtiski atšķiras no abrazīvās nodiluma. Kamēr abrazīvais nodilums ir līdzīgs koka slīpēšanai ar rupju papīru, saplīšana ir parādība, kas saistīta ar adhezīvs nolietojums tā rodas tad, kad metāla virsmas aizsargkārtas oksīda slānis sabrūk zem lielas spiediena ietekmes no štancēšanas preses. Kad tā notiek, apstrādājamā materiāla ķīmiski aktīvs "jauns" metāls nāk tiešā kontaktā ar rīka tēraudu.

Mikroskopiskā līmenī virsmas nekad nav pilnīgi gludas; tās sastāv no kalniņiem un ielejām, ko sauc par asperitātēm. Augsta tonnāža apstākļos šīs asperitātes savelkas kopā un rada intensīvu lokālu siltumu. Ja abiem metāliem piemīt ķīmiska afinitāte — piemēram, nerūsējošajam tēraudam un D2 rīka tēraudam, kuros abos ir liels hroma daudzums —, tie var atomāri savienoties. Šis process pazīstams kā virsmas pāreja uz virsmu vai aukstā metināšana . Kā rīks turpina kustēties, šie savienojumi izraisa berzi, noraujot materiāla gabalus no mīkstākas virsmas un nogulsnējot tos uz cietāka rīka. Šīs nogulsnes, vai "gali", pēc tam darbojas kā plokšķi, izraisot katastrofālu zīmēšanu nākamajos komponentos.

Pirmais aizsardzības līmenis: matricas dizains un ģeometrija

Visizplatītākais maldinājums nozarē ir uzskats, ka pārklājumi var novērst jebkuru nodiluma problēmu. Tomēr nozares eksperti brīdina, ka, ja pamatcēlonis ir mehāniskas izcelsmes, pārklājuma piestiprināšana vienkārši "pārklāj problēmu". Biežākais mehāniskais vaininieks parasti ir nepietiekams punša un matricas sprauga , īpaši dziļi velmētos komponentos.

Dziļajā velmēšanā loksnes metāls pārdzīvo spiedienu plaknē, kad tas ietek dobalē, kas izraisa materiāla dabisku sabiezēšanu. Ja dobales dizains neņem vērā šo sabiezēšanu — īpaši vertikālajās sienās pie velmējuma stūriem — atstatums pazūd. Doble efektīvi "saspiež" materiālu, radot milzīgus berzes pieaugumus, kurus nekāda daudzuma smērviela nespēj pārvarēt. Saskaņā ar MetalForming Magazine , būtisks preventīvs pasākums ir noapaļot papildu atstarpi (bieži 10–20% no materiāla biezuma) šajās sabiezēšanas zonās.

Sarežģītiem ražošanas cikliem, piemēram, automašīnu vadības svirām vai rāmjiem, šo sabiezēšanas zonu prognozēšanai nepieciešama sarežģīta inženierijas darbība. Šeit specializētu ražotāju sadarbība kļūst par stratēģisku priekšrocību. Uzņēmumi, piemēram, Shaoyi Metal Technology izmantojiet uzlabotās CAE analīzes un IATF 16949 sertificētus protokolus, lai šos atkāpšanās pieļaujamības parametrus iekļautu matricu dizaina fāzē, nodrošinot, ka lielapjomu automašīnu stampēšana notiek bez aizķeršanās jau no pirmā triecienna.

Vēl viens ģeometriskais faktors ir polierēšanas virziens instrumentu un matricu ražotājiem jāpolierē matricu sekcijas paralēli perpendikulāri izduršanas vai velkšanas kustības virzienam. Krusteniskā polierēšana atstā mikroskopiskas rievas, kas darbojas kā abrazīvi faili pret materiāla virsmu, paātrinot eļļas plēves sadalīšanos.

Materiālu zinātne: „Dažādu metālu“ stratēģija

Kad tiek stampēts nerūsējošais tērauds vai augstas izturības sakausējumi, instrumenta tērauda izvēle ir kritiska. Bieža problēma rodas, izmantojot D2 instrumenta tēraudu nerūsējošā tērauda stampēšanai. Tā kā D2 satur aptuveni 12% hroma, bet arī nerūsējošajam tēraudam hroms ir nepieciešams korozijas izturībai, abiem materiāliem piemīt augsta „metalurģiskā savietojamība“. Tie mēģina lipēt kopā.

Risinājums ir izmantot dažādi metāli lai pārtrauktu šo ķīmisko afinitāti. Smagiem galinga izmantojuma gadījumiem inženierbronzu materiāli, konkrēti Aluminum Bronze , bieži ir labāki par parastajām rīka tērauda markām. Lai gan Alumīnija bronza ir mīkstāka nekā tērauds, tai piemīt lieliska eļļošanas spēja un siltumvadītspēja, un, kas īpaši svarīgi, tā neveido aukstās metināšanas savienojumus ar dzelzs pamatnēm. Izmantojot Alumīnija bronzas iekļaujumus vai bukses augsta berzes zonās, var novērst līmējošos nolietojumus, kur cietāki materiāli izgāžas.

Ja izturības dēļ nepieciešams rīka tērauds, apsveriet pulvermetallurģijas (PM) markas (piemēram, CPM 3V vai M4). Tās nodrošina smalkāku karbīdu sadalījumu salīdzinājumā ar parasto D2, nodrošinot gludāku virsmu, kas mazāk patendzīga līmējošā nolietojuma cikla izraisīšanai.

Uzlabotas virsmas apstrādes un pārklājumi

Kad mehānika un materiāli ir optimizēti, virsmas pārklājumi nodrošina pēdējo barjeru. Fiziskās tvaika nogulsnēšanas (PVD) pārklājumi ir standarta jaunākajās stampēšanas tehnoloģijās, taču pareizās ķīmiskās vielas izvēle ir būtiska.

• TiCN (Titāna karbonitrīds): Izcils vispārizmantojuma pārklājums, kas nodrošina augstāku cietību un zemāku berzi salīdzinājumā ar standarta TiN. To plaši izmanto augstas izturības tērauda formēšanai.
• DLC (diamantam līdzīgs ogleklis): DLC pazīstama ar ārkārtīgi zemu berzes koeficientu un ir premium izvēle alumīnija un grūti apstrādājamiem neželeza materiāliem. Tā imitē grafīta īpašības, ļaujot заготовке slīdēt ar minimālu pretestību.
• Nitrēšana: Difūzijas process, nevis pārklājums – nitrēšana sakarsē rīka tērauda virsmu. To bieži izmanto kā bāzes apstrādi pirms PVD pārklājumu uzklāšanas, lai novērstu „olavas čaumalas efektu”, kad ciets pārklājums plaisā, jo tam zemāk esošais pamatnes materiāls ir mīksts.

Kritiska brīdinājums: Pārklājums ir tik labs, cik laba ir pamatnes sagatavošana. Rīka virsmai jābūt pulētai līdz spoguļblāvumam pirms pārklājums. Jebkādas esošas svītras vai nelīdzenumi tiks vienkārši pārklāti, veidojot cietus, asus izcilņus, kas agresīvi iedarbosies uz заготовку.

Operatīvie pretlīdzekļi: eļļošana un uzturēšana

Ražošanas telpā operatori var mazināt metāla pielipšanas risku, ievērojot rūpīgu procesa kontroli. Pirmais faktors ir lubrication . Lai novērstu metāla pielipšanu, parasti vienkārši eļļas nav pietiekamas. Procesam nepieciešamas smērvielas ar ekstremāla spiediena (EP) piedevām (piemēram, sēru vai hloru) vai cietas barjeras (piemēram, grafītu vai molibdēna disulfīdu). Šīs piedevas veido "triboloģisko plēvi", kas atdala metālus pat tad, kad šķidrā eļļa tiek izspiesta ārā ar spiedienu.

Siltumvaldības sistēma ir otrais operatīvais faktors. Metāla pielipšana ir termiski aktivizēta; augstākas temperatūras padara materiālu mīkstāku un veicina savienošanos. Ja rodas metāla pielipšana, mēģiniet samazināt preses ātrumu (sitieni minūtē). Tas pazemina procesa temperatūru un dod smērvielai vairāk laika atjaunoties starp sitieniem. Rolleri iesaka arī izmantot „saliktnes” griešanas secību urbšanas operācijām, kas mainīgi veic sitienus, lai novērstu vietēju sasilšanu un materiāla uzkrāšanos.

Visbeidzot, ikdienas apkopei jābūt proaktīvai. Neuzgaidiet, kamēr parādīsies gultne. Ieviesiet grafiku, lai apstrādātu ar akmeni un tīrītu veidņu rādiusus, noņemot mikroskopiskus piesaistes punktus, pirms tie pārvēršas par kaitīgu izcilni. Asumi rīki samazina tonnāžu, kas nepieciešama daļas formēšanai, tādējādi mazinot berzi un siltumu, kas veicina gultņu rašanos.

Uzticamības nodrošināšana procesā

Veidņu gultņu novēršana nav laimes lieta; tā ir fizikas un inženierzinātņu disciplīna. Ievērojot berzes likumus — nodrošinot pietiekamu atstarpi materiāla plūsmai, izvēloties ķīmiski nesavietojamus materiālus un uzturējot eļļas barjeras kārtu — ražotāji gandrīz pilnībā var izslēgt auksto metināšanu. Sākotnējās dizaina analīzes un augstvērtīgo materiālu izmaksas ir niecīgas salīdzinājumā ar apstāšanās laiku dēļ aizķērušās veidnes vai bojāto daļu atmetuma līmeni. Risiniet pamata cēloni, nevis simptomu, un ražošanas uzticamība sekos.

Bieži uzdotie jautājumi

1. Kā samazināt gultņu veidošanos spiedformēs?

Lai samazinātu saplūšanu, jākoncentrējas uz trim jomām: mehānika, materiāli un eļļošana. Pirmkārt, nodrošiniet pietiekamu spraugu starp dībeli un matrici (pievienojot 10–20% papildus zonās ar biezējumu). Otrkārt, izmantojiet atšķirīgus metālus, piemēram, alumīnija bronzu vai pārklātus pora-metāla tēraļus, lai novērstu auksto metināšanu. Treškārt, izmantojiet augstas viskozitātes eļļas ar ekstrēmas spiediena (EP) piedevām, lai uzturētu barjeras plēvi slodzes apstākļos.

2. Vai pretiekalšanas līdzeklis novērš gleitu?

Jā, pretuzlienēšanas maisījumi var novērst saplūšanu, ieviešot cietos eļļošanas līdzekļus (piemēram, varu, grafītu vai molibdēnu) starp virsmām. Šie cietie komponenti rada fizisku barjeru, kas tur kopā savienotās metālu virsmas atdalītas pat tad, ja augsts spiediens izspiež ārā šķidrās eļļas. Tomēr pretuzlienēšanas līdzeklis ir lokalizēts ekspluatācijas risinājums un neizlabo pamatā esošas konstrukcijas kļūdas, piemēram, pārāk mazu spraugu.

3. Kāda ir galvenā saplūšanas cēlonis?

Galvenais saplūšanas cēlonis ir adhezīvs nolietojums kas rodas berzes un siltuma ietekmē. Kad augsts spiediens saplēš metāla virsmu aizsargkārtu, atklātie atomi var saistīties vai "savienoties" kopā. Tas biežāk notiek tad, ja rīks un заготовка ir līdzīgas ķīmiskās kompozīcijas (piemēram, nerūsējošā tērauda štancēšana ar neapstrādātu instrumenta tēraudu), kas rada lielu metalurģisko afinitāti.