Краткое содержание

Заусенцы при штамповке — это распространенный дефект, возникающий в основном из-за неправильного зазора между пуансоном и матрицей, изношенного или тупого инструмента, а также неправильных параметров пресса. Для устранения этой проблемы требуется систематическая проверка комплекта матриц, состояния инструментов и настроек пресса. Устранение этих механических и технологических факторов имеет важное значение для получения чистого среза и обеспечения качества деталей.

Понимание механизма образования заусенцев: коренные причины

Заусенец — это неровный, поднявшийся край или выступ материала, остающийся присоединенным к заготовке после операции штамповки. Согласно подробным анализам, таким как анализы от Кейнс , эти дефекты могут привести к недостаточной точности соединения деталей и создать угрозу безопасности из-за их острых краёв. Понимание того, как они образуются, — это первый шаг к их предотвращению. Идеальный срез состоит из трёх различных зон: гладкого, закруглённого края, называемого скруглением; блестящей, полированной области, известной как срезанная поверхность; и, наконец, более шероховатой поверхности разрушения, где материал отделяется.

Образование заусенцев является прямым следствием сбоя в процессе резки, при котором материал разрывается или выдавливается, а не разрезается чисто. Эта неисправность почти всегда может быть связана с несколькими основными механическими проблемами. Единственным наиболее важным фактором является зазор между пуансоном и матрицей. Если зазор слишком велик, материал изгибается и разрывается, в результате чего образуется большой наклон и значительный заусенец. Это происходит потому, что материал недостаточно поддерживается во время удара пуансона.

Напротив, если зазор слишком мал, это может привести к образованию вторичной срезанной поверхности, в результате чего появляются мелкие заусенцы в виде усиков и возникает чрезмерная нагрузка на инструмент. Это не только влияет на качество деталей, но и ускоряет износ инструмента, вызывая его выкрашивание и преждевременный выход из строя. Общее эмпирическое правило гласит, что оптимальный зазор должен составлять от 10% до 25% толщины материала, хотя это значение варьируется в зависимости от предела прочности при растяжении и пластичности материала.

Второй основной причиной заусенцев является состояние самого инструмента. Пробойник или матрица с тупыми, сколотыми или изношенными режущими кромками не смогут эффективно срезать материал. Вместо того чтобы разрезать металл, тупая кромка чрезмерно деформирует и выдавливает материал перед его разрушением, выталкивая заусенец в зазоре. Качество инструментальной стали, термообработка и наличие покрытий на поверхности играют важную роль в сохранении остроты кромки. Регулярное техническое обслуживание и своевременная заточка являются обязательными условиями для контроля заусенцев.

Механическое руководство по осмотру матриц, пробойников и прессов

Систематический и тщательный осмотр механических компонентов является основой эффективного устранения заусенцев при штамповке. Этот процесс требует не просто беглого взгляда, а точных измерений и анализа всей системы штамповки — от матрицы до самого пресса. Следуя структурированному контрольному списку, специалисты могут оперативно выявлять и устранять первопричины образования заусенцев.

Проверка должна начинаться с наиболее распространённой причины: зазора в матрице. Убедитесь, что зазор соответствует конкретному типу и толщине обрабатываемого материала. Это включает проверку проектных характеристик матрицы и фактическое измерение компонентов. Далее оцените состояние инструмента. Проверьте режущие кромки пуансона и матрицы на наличие признаков износа, таких как скругление, сколы или задиры. Тупая кромка — основная причина появления заусенцев и сигнал к тому, что требуется заточка. Как отмечают эксперты отрасли в Изготовитель , неправильная процедура заточки может перегреть и повредить инструментальную сталь, поэтому при обслуживании крайне важно использовать правильный шлифовальный круг и охлаждающую жидкость.

Помимо зазора и остроты, важнейшее значение имеет правильное выравнивание. Пробойник должен быть абсолютно концентричным с отверстием матрицы. Несоосность фактически приводит к неравномерному зазору — слишком малому с одной стороны и слишком большому с другой, — что вызывает нестабильную заусенчатость и чрезмерный износ инструмента с одной стороны. Проверьте износ направляющих пальцев, втулок и других компонентов выравнивания. Наконец, сам пресс может быть источником проблем. Низкая точность пресса, например большой люфт в направляющих пресса или отсутствие параллельности между ползуном и рабочим столом, может привести к смещению или наклону матрицы во время работы, что вызывает изменение зазора и образование заусенцев. Комплексный процесс диагностики должен включать оценку жесткости пресса и его общего состояния.

Контрольный список проверки при диагностике:

• Зазор матрицы: Правильно ли зазор между пуансоном и матрицей для толщины и типа материала?
• Острота инструмента: Остры ли режущие кромки пуансона и матрицы, отсутствуют ли сколы или чрезмерный износ?
• Выравнивание инструмента: Правильно ли выровнен пуансон и соосен с матрицей? В хорошем ли состоянии направляющие компоненты?
• Состояние пресса: Достаточно ли жёсткий и точный пресс? Параллельны ли ползун и рабочий стол и отсутствует ли чрезмерный люфт?
• Смазка: Используется ли правильная штамповочная смазка для снижения трения и предотвращения быстрого износа инструмента?
• Качество материала: Является ли листовой материал плоским и находится ли в пределах допуска по толщине?

Передовые стратегии предотвращения и устранения заусенцев

Хотя реактивное устранение неполадок необходимо, наиболее эффективным и экономически выгодным подходом к управлению заусенцами является проактивная профилактика. Это означает переход от регулярного технического обслуживания к применению передовых принципов проектирования штампов и оптимизации процессов. Инженерная разработка более надежного процесса штамповки с самого начала позволяет производителям значительно снизить частоту и степень дефектов, связанных с заусенцами, что приводит к повышению качества деталей и снижению эксплуатационных расходов.

Один из экспертных подходов заключается в оптимизации конструкции штампа. Например, в штампах, состоящих из нескольких секций, совмещение стыков верхних и нижних режущих секций может создавать участки повышенного износа и эрозии, что приводит к образованию заусенцев. Более совершенный метод — намеренно смещать линии стыков, чтобы равномернее распределить износ. Другой сложный метод, особенно полезный при операциях обхода, когда одна режущая пластина скользит мимо другой, — уменьшить зазор резки до примерно одной трети от обычного значения именно в точке обхода. Такой меньший допуск помогает минимизировать заусенец, который обычно образуется в подобных случаях.

Достижение такого уровня точности требует значительной экспертизы в проектировании и изготовлении штампов. Для сложных применений, особенно в автомобильной отрасли, сотрудничество со специализированным производителем штампов может дать явное преимущество. Например, компания, такая как Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. предлагает передовые моделирования CAE и экспертные знания в области проектирования, обеспечивая оптимизацию штампов для минимального образования заусенцев с первого дня, что имеет решающее значение для OEM-производителей и поставщиков первого уровня.

Когда образование заусенцев неизбежно из-за геометрии детали или свойств материала, становится необходимой вторичная операция зачистки. Однако этот вариант следует рассматривать как крайнюю меру, поскольку он увеличивает время и стоимость производственного цикла. Обычные методы зачистки включают барабанную обработку, виброотделку, щеточную обработку и термодинамическую зачистку. Выбор метода зависит от размера детали, материала и требуемой отделки поверхности. Главный вывод заключается в том, что первоначальные инвестиции в высококачественное проектирование штампов и контроль процессов почти всегда экономически выгоднее, чем постоянная зависимость от вторичных операций.

Часто задаваемые вопросы

1. Что такое дефект заусенца?

Заусенец — это острое, неровное выступающее образование на кромке штампованной детали, которое остаётся после операций резки или пробивки. Он возникает, когда материал рвётся или деформируется вместо чистого сдвига. Крупные заусенцы могут мешать сборке деталей, снижать эксплуатационные характеристики изделия и представлять опасность для персонала.

2. Какие распространённые дефекты возникают при штамповке?

Помимо заусенцев, к другим распространённым дефектам металлической штамповки относятся трещины, складки, пружинение (частичное возвращение детали к исходной форме), царапины на поверхности, а также чрезмерное утонение или разрыв материала. Каждый из дефектов имеет свои причины, связанные со свойствами материала, конструкцией штампа или параметрами процесса.

3. Что вызывает появление заусенцев при штамповке или механической обработке?

При любом процессе резки, включая штамповку и механическую обработку, заусенцы образуются тогда, когда инструмент давит или рвет материал вместо того, чтобы чисто его разрезать. При штамповке основными причинами являются неправильный зазор между пуансоном и матрицей, затупленные или изношенные режущие кромки, а также неправильное выравнивание, все это препятствует чистому сдвиговому действию.

4. Как заусенцы влияют на функциональность компонентов?

Заусенцы могут серьезно ухудшить функциональность компонентов. Они могут помешать правильной сборке деталей, вызывая проблемы при монтаже. В подвижных деталях заусенцы могут отслаиваться и загрязнять системы, приводя к преждевременному износу или выходу из строя. Их острые края также могут перерезать провода, повредить уплотнения или представлять опасность травмирования.