REZUMAT

Fisurarea matrițelor de tras este o defecțiune critică în fabricație, cauzată în principal de tensiuni excesive, imperfecțiuni ale materialului, erori operaționale și o proiectare slabă a sculei. Cauzele principale includ tensiunile compresive localizate care duc la întărirea prin deformare, eliberarea tensiunilor interne din material și defectele metalurgice ale matriței sau ale semifabricatului. Ungerea insuficientă, alinierea necorespunzătoare a echipamentului și geometria defectuoasă a matriței — cum ar fi raze sau jocuri incorecte — sunt de asemenea factori importanți care contribuie la cedarea prematură a matriței.

Înțelegerea diferenței critice: fisurare vs. despărțire

Înainte de a diagnostica o defecțiune, este esențial să se facă distincția între fisurare și rupere, deoarece cauzele lor principale și soluțiile sunt fundamental diferite. Identificarea greșită a modului de defectare duce adesea la acțiuni corective incorecte și ineficiente. Deși ambele duc la respingerea piesei, ele provin din stări opuse de tensiune.

Împărţire este o defecțiune cauzată de întindere. Apare atunci când metalul este întins dincolo de capacitatea sa maximă de alungire. Acest proces este adesea precedat de o subțiere vizibilă a materialului, cunoscută sub numele de „gâtuire”. Gândiți-vă ca la întinderea unei bomboane taf care se subțiază în mijloc și, în cele din urmă, se rupe. Într-un proces de ambutisare, ruperea apare în mod tipic ca o ruptură orizontală în apropierea unui raz de poanson, acolo unde materialul a fost prea mult întins. Soluțiile frecvente implică mărirea razei de poanson, îmbunătățirea ungerii sau utilizarea unui material cu proprietăți mai bune de alungire.

Fisurare , dimpotrivă, este o cedare prin compresiune. Apare ca urmare a unei compresiuni excesive localizate, care determină materialul să devină prea ecruisat și casant într-o anumită zonă. După cum se detaliază într-o analiză realizată de Fabricantul , acest mod de cedare are ca rezultat metalul de la rupere mai gros decât starea sa inițială. Crăpăturile apar adesea sub formă de cedări verticale și sunt din ce în ce mai frecvente la oțelurile înalte rezistență și la oțelurile inoxidabile. Încercarea de a repara o crăpătură cu o soluție destinată unei despărțiri va agrava doar problema.

Pentru a facilita diagnosticarea corectă, luați în considerare aceste diferențe esențiale:

Cauze legate de material și defecte intrinseci

Proprietățile fizice și chimice ale atât piesei prelucrate, cât și ale matriței în sine sunt surse frecvente de fisurare. Defectele care își au originea în material pot fi subtile, dar au consecințe semnificative asupra randamentului producției și durabilității sculei. Aceste probleme pot fi împărțite în mod general în două categorii: probleme legate de materialul brut care este tras și defecte din materialul de construcție al matriței.

Pentru piesa prelucrată, alegerea necorespunzătoare a materialului brut este o cauză principală. Materialele cu plasticitate redusă sau cu un indice ridicat de întărire la rece, cum ar fi oțelul inoxidabil austenitic, sunt deosebit de susceptibile. În timpul deformării, aceste materiale pot suferi o transformare de fază care induce o structură martensitică casantă, făcându-le predispuși la fisurare, așa cum explică experții de la Kanou Mould . În plus, imperfecțiunile de suprafață ale semifabricatului, cum ar fi crestături sau gripare, pot perturba curgerea uniformă a materialului în matriță, ducând la fisuri, o problemă frecventă evidențiată de Formare precisă .

Pe planul sculelor, calitatea materialului matriței este esențială. De exemplu, o matriță realizată din carbide de calitate slabă poate duce la un eșec catastrofal. O analiză amănunțită a defectării prezentată în Revista Tubului și Tevii pentru Fabricant indică defectele metalurgice precum porozitatea datorată sinterizării incorecte ca principală cauză. Când pulberea de carbide nu este sinterizată corespunzător, componentele de wolfram și cobalt nu se asamblează corect, ceea ce reduce integritatea structurală a matriței și capacitatea acesteia de a rezista la eforturile de tragere. Acest lucru creează zone slabe în care pot apărea ușor fisuri și pot progresa.

Pentru a reduce aceste defecțiuni legate de material, mai multe strategii sunt eficiente:

• Selectarea materialelor: Alegeți materiale cu plasticitate și formabilitate bună pentru aplicația prevăzută. Pentru materialele care se întăresc semnificativ prin deformare la rece, planificați un proces intermediar de recoacere pentru a restabili ductilitatea.
• Controlul calității: Aplicați o inspecție riguroasă a materiilor prime primite pentru a verifica eventualele defecte de suprafață sau inconsistențele de grosime.
• Specificația materialului matriței: Exigență privind utilizarea unui carbide de înaltă calitate, corect sinterizat, sau alte oțeluri speciale adecvate, provenind de la furnizori renumiți. Asigurați-vă că materialul matriței este potrivit pentru solicitările impuse de tragerea materialelor piesei respective.

Defecțiuni operaționale: Solicitări ale procesului, ungere și aliniere

Chiar și atunci când materialele și proiectarea matriței sunt perfecte, erorile din cadrul procesului de tragere rămân o cauză majoră a fisurării. Aceste defecțiuni operaționale provin adesea din interacțiunea complexă dintre tensiuni, frecare și configurația mecanică. Abordarea acestora necesită o monitorizare și control atent al mediului de producție.

Una dintre cele mai fundamentale cauze este eliberarea tensiunilor interne . După cum au observat mai multe surse din industrie, tensiunile interne sunt un subprodus inevitabil al procesului de fabricație a metalelor. În timpul procesului de tragere, aceste tensiuni stocate sunt eliberate, ceea ce poate duce la apariția unor crăpături, uneori imediat după formare sau chiar după o perioadă de stocare. Acest lucru este valabil în special pentru materialele cu un indice mare de întărire.

Lubrifiere insuficientă este o altă defecțiune operațională critică. Lubrifianții formează un strat protector între matriță și semifabricat, reducând frecarea și căldura. Atunci când acest strat se deteriorează, apare contactul metal-metal, ceea ce duce la gripaj, forțe de tragere crescute și, în final, la ruperi. Alegerea lubrifiantului este esențială; pentru materiale dificile, cum ar fi oțelul inoxidabil, pot fi necesari lubrifianți specializați, cum ar fi filmele PVDF, pentru a menține o barieră eficientă.

În cele din urmă, nealiniere mecanică pot introduce eforturi neuniforme care cauzează defectarea prematură a matriței. De exemplu, o roată de ghidare uzată care introduce sârma în matriță sub un unghi incorect creează un model inconsistent de uzură. Acest lucru concentrează eforturile în anumite puncte ale matriței, ducând la uzură localizată și fisurare. Așa cum a arătat un studiu de caz, problema nu era matrița, ci roata de ghidare canelată situată în amonte, care a cauzat nealinierea.

Operatorii pot utiliza următorul checklist pentru a diagnostica și preveni defectele operaționale:

• Verificare lubrifiere: Verificați dacă sistemul de ungere funcționează corect și dacă se utilizează lubrifiantul potrivit pentru materialul și procesul respectiv.
• Verificarea alinierii: Inspeccionați periodic toate componentele bancului de tragere, inclusiv roțile de ghidare și ghidajele, pentru uzură și asigurați-vă de alinierea corectă a semifabricatului la intrarea în matriță.
• Controlul parametrilor: Asigurați-vă că vitezele de tragere și rapoartele de reducere sunt în limitele recomandate pentru materialul procesat.
• Gestionarea Tensiunilor: Pentru materialele predispuse la fisurarea întârziată, se recomandă tratamente termice de relaxare cât mai curând după formare.

Proiectare defectuoasă a matriței și construcție necorespunzătoare

Calitatea proiectării și construcției matriței de tragere este fundamentală pentru performanță și durabilitate. Defectele din oricare dintre aceste domenii pot crea concentrații de tensiune și probleme de curgere a materialului care duc direct la fisurare, indiferent de calitatea materialului sau de precizia operațională. O matriță bine proiectată facilitează o curgere uniformă a materialului, în timp ce una prost proiectată se opune acestui proces.

Defectele frecvente de proiectare includ geometria incorectă. De exemplu, dacă razele poansonului și ale matriței sunt prea mici (prea ascuțite), acestea pot împiedica materialul să curgă în cavitatea matriței, crescând tensiunea de întindere și provocând fisuri. Invers, dacă raza este prea mare, poate duce la cute. Conform CNstamping , distanța incorectă între poanson și matriță este o altă cauză frecventă a crăpării. La fel, o lungime insuficientă a unghiului de abordare concentrează presiunea de tragere într-o zonă prea mică, eliminând lubrifiantul și ducând la gripare și defectare.

O construcție substandard poate compromite chiar și un design perfect. Potrivirea dintre inserția din carbide și carcasa din oțel este esențială atât pentru rezistența mecanică, cât și pentru disiparea căldurii. Dacă inserția nu este complet susținută — de exemplu, din cauza unui diametru interior tronconic al carcasei — aceasta nu poate rezista forțelor de tragere și se va crăpa. Montarea corectă prin strângere termică a inserției în carcasă este esențială pentru a asigura o suprafață maximă de contact, permițând carcasei să funcționeze ca un radiator de căldură și să prevină suprasolicitarea inserției.

Pentru a evita aceste probleme, parteneriatul cu un producător experimentat și competent de matrițe este esențial. Un specialist poate asigura proiectarea și construcția corectă a sculei pentru aplicația specifică, având în vedere proprietățile materialului, conicitatea și solicitările operaționale. De exemplu, specialiști precum Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. utilizează simulări avansate CAE pentru a optimiza proiectarea matriței și valorifică o expertiză profundă în managementul proiectelor pentru a livra scule de înaltă calitate și fiabile pentru aplicații exigente, cum ar fi ambutisarea automotive.

Principalele aspecte de luat în considerare la proiectarea și construcția matrițelor includ:

• Geometrie Optimizată: Asigurați-vă că razele, jocurile și unghiurile de abordare sunt adaptate materialului și geometriei piesei respective.
• Sprijin Corespunzător al Inserției: Utilizați inserții rectificate fără vârf și asigurați-vă că sunt complet susținute în interiorul carcasei pentru a maximiza transferul termic și rezistența mecanică.
• Curgerea Materialului: Pentru semifabricate necalibrate, luați în considerare soluții constructive cu colțuri conice încavate pentru a preveni pătrunderea colțurilor ascuțite în fețele matriței.
• Colaborare Expertă: Colaborează strâns cu furnizorii de utilaje pentru a valida proiectele și pentru a se asigura că sunt urmate practici de construcție de înaltă calitate.

Întrebări frecvente

1. Care este motivul pentru care blocul matriței crapa în timpul procesului de formare?

Blocul matriței poate crapa din mai multe motive, în principal legate de tensiune și integritatea materialului. Cauzele principale includ concentrarea tensiunii datorită unui design defectuos al matriței sau unei nealiniere, care concentrează o forță imensă într-o zonă mică. Un alt factor important îl reprezintă distribuția neuniformă a carbizilor în oțelul sculă, care creează puncte slabe. În final, temperaturile ridicate în timpul funcționării pot reduce rezistența materialului la fisurare, mai ales dacă matrița nu este răcită corespunzător.

2. Ce cauzează fisurarea în metal?

Fisurarea metalului este în general cauzată de tensiuni care depășesc rezistența materialului. Acest lucru se poate întâmpla în diverse moduri, inclusiv suprasolicitare mecanică datorată forțelor aplicate (cum ar fi într-un proces de tragere), tensiuni termice datorate încălzirii sau răcirii rapide, tensiuni interne reziduale din etapele anterioare de fabricație și factori de mediu precum coroziunea, care slăbesc materialul în timp. Defectele de material, cum ar fi porozitatea sau incluziunile, acționează, de asemenea, ca puncte de pornire pentru fisuri.

3. Ce cauzează cele mai multe fisuri în formarea tablelor metalice?

În formarea tablelor metalice, majoritatea fisurilor sunt cauzate de deformări localizate excesive. Aceasta se datorează adesea unui joc incorect al matriței, unde spațiul dintre poanson și matriță este prea mic, forțând metalul să se taie sau să se fisureze. O aliniere necorespunzătoare poate crea, de asemenea, tensiuni neuniforme, ducând la cedare. O altă cauză frecventă este susținerea sau fixarea inadecvată a materialului, care permite tablei metalice să se întindă neuniform și să depășească limita de alungire, rezultând în fisuri sau ruperi.