ZKRATKA

Trhliny v ťahacích nástrojoch predstavujú kritické poruchy pri výrobe, ktoré sú spôsobené najmä nadmerným namáhaním, chybami materiálu, prevádzkovými chybami a nevhodným návrhom nástroja. Hlavné príčiny zahŕňajú lokálne tlakové napätie vedúce k vyštruktúrneniu materiálu, uvoľnenie vnútorného pnutia v materiáli a metalurgické nedostatky buď v nástroji alebo v polotovari. Významnými faktormi prispievajúcimi k predčasnému zlyhaniu nástroja sú tiež nedostatočné mazanie, nesprávne zarovnanie zariadenia a chybná geometria nástroja – ako napríklad nesprávne polomery alebo medzery.

Pochopenie kritickej diferencie: trhliny oproti roztrhnutiu

Predtým, než sa pristúpi k diagnostike poruchy, je nevyhnutné odlíšiť trhlinu od roztrhnutia, keďže ich základné príčiny a riešenia sa zásadne líšia. Nezrovnalá identifikácia režimu poruchy často vedie k nesprávnym a neúčinným nápravným opatreniam. Hoci obe situácie vedú k odmietnutiu súčiastky, vychádzajú z opačných stavov namáhania.

Roztrhnutie je poruchou spôsobenou ťahom. Nastáva vtedy, keď je kov natiahnutý za hranicu jeho maximálnej tažnosti. Tento proces je často predchádzaný viditeľným zúžením materiálu, známym ako „krčenie“. Predstavte si, ako ťaháte kúsok cukrovinky, až kým sa uprostred zúži a nakoniec roztrhne. Pri tvárnení sa roztrhnutie zvyčajne objavuje ako horizontálna trhlina v blízkosti polomeru piestika, kde bol materiál príliš natiahnutý. Bežné riešenia zahŕňajú zväčšenie polomeru piestika, zlepšenie mazania alebo použitie materiálu s lepšími vlastnosťami taženia.

Praskanie , naopak, je tlakové porušenie. Vzniká nadmernou lokalizovanou kompresiou, ktorá spôsobí prepracovanie materiálu a jeho krehkosť v konkrétnej oblasti. Ako je uvedené v analýze od Výrobca , tento typ porušenia má za následok to, že kov na mieste zlomu je hrubší ako pôvodný stav. Praskliny sa často objavujú ako vertikálne porušenia a stávajú sa častejšími pri vysokej pevnosti ocelí a nehrdzavejúcich oceliach. Pokus opraviť prasklinu riešením určeným pre roztrhnutie len problém zhorší.

Na podporu správnej diagnostiky zvážte tieto kľúčové rozdiely:

Príčiny súvisiace s materiálom a vrodené chyby

Fyzikálne a chemické vlastnosti materiálu polotovaru aj samotnej matrice sú častými zdrojmi prasklin. Poruchy vznikajúce z materiálu môžu byť nenápadné, ale majú významný vplyv na výrobnú výťažnosť a životnosť nástroja. Tieto problémy možno zhrnúť do dvoch kategórií: problémy s materiálom polotovaru a chyby v materiáli matrice.

U polotovaru je zlý výber materiálu hlavnou príčinou. Materiály s nízkou plasticitou alebo vysokým indexom tvrdnutia pri studene, ako napríklad austenitná nehrdzavejúca oceľ, sú obzvlášť náchylné na praskliny. Počas deformácie môžu tieto materiály prechádzať fázovou transformáciou, ktorá spôsobuje vznik krehkej martenzitickej štruktúry, čo ich robí náchylnými na praskliny, ako vysvetľujú odborníci na Kanou Mould . Okrem toho povrchové nedokonalosti na polotovári, ako napríklad vrypy alebo zadrhnutia, môžu narušiť hladký tok materiálu do matrice, čo vedie k trhlinám – bežný problém zdôraznený spoločnosťou Presné tvárnenie .

Čo sa týka nástrojov, kvalita materiálu matrice je rozhodujúca. Matica vyrobená z nekvalitného karbidu môže napríklad viesť k fatálnemu zlyhaniu. Podrobná analýza zlyhania uverejnená v The Fabricator's Tube & Pipe Journal uvádza metalurgické chyby, ako napríklad pórovitosť spôsobenú nesprávnym spekaním, ako hlavnú príčinu. Ak sa karbidový prášok nesprávne speje, zložky wolfrámu a kobaltu sa neprepajajú správne, čo zníži štrukturálnu pevnosť matice a jej schopnosť odolávať ťažným namáhaniam. To vytvára slabé miesta, kde sa trhliny môžu ľahko vytvoriť a šíriť.

Na zmierňovanie týchto zlyhaní súvisiacich s materiálom sú účinné nasledujúce stratégie:

• Výber materiálov: Vyberte materiály s dobrou plasticitou a tvárnosťou pre predpokladané použitie. U materiálov, ktoré sa výrazne zpevňujú tvárnením, naplánujte medzihutnenie na obnovenie tažnosti.
• Kontrola kvality: Zavedenie prísnych kontrol prichádzajúcich surovín na overenie povrchových chýb alebo nekonzistentnosti v hrúbke.
• Špecifikácia materiálu dies: Vyžadujte vysokokvalitný, riadne spekaný karbid alebo iné vhodné nástrojové ocele od renomovaných dodávateľov. Uistite sa, že materiál dies je vhodný pre zaťaženie pri ťahaniu konkrétnych materiálov polotovarov.

Prevádzkové poruchy: Procesné napätia, mazanie a zarovnanie

Aj napriek dokonalým materiálom a návrhu dies, chyby v samotnom procese ťahania sú hlavnou príčinou prasklin. Tieto prevádzkové poruchy často vyplývajú zo zložitého vzájomného pôsobenia napätia, trenia a mechanického nastavenia. Ich odstránenie vyžaduje starostlivé monitorovanie a kontrolu výrobného prostredia.

Jednou z najzákladnejších príčin je uvolnenie vnútorného napätia . Ako uvádza viacero odborných zdrojov, vnútorné napätie je nevyhnutným vedľajším produktom výroby kovov. Počas procesu ťahania sa tieto uložené napätia uvoľňujú, čo sa môže prejaviť trhlinami, niekedy hneď po tvárnení alebo dokonca po určitej dobe skladovania. To platí obzvlášť pre materiály s vysokým indexom zpevnenia.

Nedostatočné mazanie je ďalším kritickým prevádzkovým zlyhaním. Mazivá vytvárajú ochranný film medzi nástrojom a polotovarom, čím znižujú trenie a teplo. Ak sa tento film poruší, dôjde ku kovovému kontaktu, ktorý spôsobuje zadrhávanie, zvyšuje ťažné sily a nakoniec vedie k lomom. Voľba maziva je rozhodujúca; pre náročné materiály, ako je nehrdzavejúca oceľ, môžu byť nevyhnutné špecializované mazivá, ako sú napríklad fólie z PVDF, aby sa udržala účinná bariéra.

A nakoniec, mechanické nesúosovanie môže spôsobiť nerovnomerné namáhanie, ktoré vede k predčasnému poškodeniu výlisku. Napríklad opotrebované koleso, ktoré privádza drôt do výlisku pod nesprávnym uhlom, vytvára nekonzistentný vzor opotrebenia. To sústreďuje namáhanie na konkrétne body vo vnútri výlisku, čo vedie k lokálnemu opotrebeniu a praskaniu. Ako jedna štúdia prípadu ukázala, problém nebol vo výlisku, ale v drážkovanom kolese v hornom toku, ktoré spôsobilo nesprávne zarovnanie.

Operátori môžu použiť nasledujúci kontrolný zoznam na diagnostiku a prevenciu prevádzkových porúch:

• Kontrola mazania: Overte, že mazacia sústava správne funguje a že sa používa vhodný mazivo pre daný materiál a proces.
• Overenie zarovnania: Pravidelne skontrolujte všetky komponenty ťahacieho stroja, vrátane kolies a vodičiek, z hľadiska opotrebenia a zabezpečte správne zarovnanie polotovaru do výlisku.
• Riadenie parametrov: Uistite sa, že rýchlosti ťahania a pomer redukcie sú v odporúčaných medziach pre spracovávaný materiál.
• Riadenie zaťaženia: U materiálov náchylných na oneskorené trhliny zvážte čo najskôr po tvárnení použiť tepelné spracovanie na odstránenie napätia.

Chybný návrh nástroja a nekvalitná výstavba

Kvalita návrhu a výstavby ťažného nástroja je základom jeho výkonu a životnosti. Nedostatky v ktorejkoľvek z týchto oblastí môžu spôsobiť koncentráciu napätia a problémy s tokom materiálu, ktoré priamo vedú k trhlinám, bez ohľadu na kvalitu materiálu alebo presnosť prevádzky. Dobre navrhnutý nástroj umožňuje hladký tok materiálu, zatiaľ čo zle navrhnutý nástroj tomu odporuje.

Bežné návrhové chyby zahŕňajú nesprávnu geometriu. Napríklad, ak polomery piestu a nástroja sú príliš malé (príliš ostré), môžu obmedziť tok materiálu do dutiny nástroja, čím sa zvyšuje ťažné napätie a spôsobujú sa zlomy. Naopak, ak je polomer príliš veľký, môže dôjsť k vráskaniu. Podľa CNstamping , nesprávny odstup medzi razníkom a zárezom je ďalšou častou príčinou praskania. Rovnako tak nedostatočná dĺžka prístupového uhla sústreďuje ťahový tlak do príliš malej plochy, čo vytlačí mazivo a spôsobí zadrenie a poruchu.

Nedostatočná kvalita výroby môže podkopať aj dokonalý dizajn. Presnosť priliehania mezi karbidovou vložkou a oceľovým plášťom je kritická pre mechanickú pevnosť aj odvod tepla. Ak nie je vložka plne podopretá – napríklad kvôli kužeľovitému vnútornému priemeru plášťa – nemôže odolať ťahovým silám a praskne. Správne tepelné stiahnutie vložky do plášťa je nevyhnutné, aby sa zabezpečila maximálna plocha kontaktu, čo umožňuje plášťu fungovať ako chladič a zabrániť prehriatiu vložky.

Na vyhnutie sa týmto problémom je nevyhnutné spolupracovať s odborným a skúseným výrobcom nástrojov. Odborník dokáže zabezpečiť správny návrh a výrobu nástroja pre konkrétnu aplikáciu s ohľadom na vlastnosti materiálu, sklon a prevádzkové zaťaženia. Napríklad odborníci ako Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. využívajú pokročilé CAE simulácie na optimalizáciu návrhu nástrojov a využívajú hlboké know-how v riadení projektov, aby dodali kvalitné a spoľahlivé nástroje pre náročné aplikácie, ako je napríklad tvárnenie v automobilovom priemysle.

Kľúčové aspekty pri návrhu a výrobe nástrojov zahŕňajú:

• Optimalizovaná geometria: Zabezpečte, aby polomery, medzery a prístupové uhly boli prispôsobené konkrétnemu materiálu a geometrii dielu.
• Správna podpora vložiek: Použite bezkruhovo broušené vložky a uistite sa, že sú plne podopreté v držiaku, aby sa maximalizoval prenos tepla a mechanická pevnosť.
• Tok materiálu: Pri neštandardných tvaroch polotovarov zvoľte návrhy s kužeľovitými zárezmi do rohov, aby sa zabránilo tomu, že ostré rohy budú zabrať do ploch nástroja.
• Odborná spolupráca: Úzko spolupracujte so zdrojovateľmi nástrojov na overenie dizajnov a zabezpečenie dodržiavania postupov vysokokvalitnej výstavby.

Často kladené otázky

1. Aký je dôvod prasknutia formy počas procesu tvárnenia?

Forma môže prasknúť z viacerých dôvodov, najmä súvisiacich so stresom a celistvosťou materiálu. Hlavné príčiny zahŕňajú koncentráciu napätia spôsobenú chybným dizajnom formy alebo nesprávnym zarovnaním, ktorá sústreďuje obrovskú silu na malú plochu. Ďalším kľúčovým faktorom je nerovnomerné rozdelenie karbidov v nástrojovej oceli, čo vytvára slabé miesta. Nakoniec vysoké teploty počas prevádzky môžu znížiť odolnosť materiálu voči praskaniu, najmä ak nie je forma riadne chladená.

2. Čo spôsobuje praskanie kovu?

Praskanie v kovoch je zvyčajne spôsobené napätím, ktoré presahuje pevnosť materiálu. K tomu môže dôjsť rôznymi spôsobmi, vrátane mechanického preťaženia pôsobením vonkajších síl (napríklad pri ťahacom procese), tepelného namáhania spôsobeného rýchlym ohrevom alebo ochladením, zvyškového vnútorného napätia z predchádzajúcich výrobných krokov a environmentálnych faktorov, ako je korózia, ktorá materiál časom oslabuje. Materiálové vady, ako sú póry alebo nečistoty, tiež slúžia ako východiskové body pre vznik trhlín.

3. Čo spôsobuje väčšinu trhlín pri tvárnení plechov?

Pri tvárnení plechov je väčšina trhlín spôsobená nadmernou lokálnou deformáciou. Často ide o nesprávnu medzeru v nástroji, keď je vzdialenosť medzi piestom a matricou príliš malá, čo núti kov strihať sa alebo prasknúť. Zlé zarovnanie môže tiež vytvoriť nerovnomerné napätie, čo vedie k poruche. Ďalším bežným dôvodom je nedostatočná podpora alebo upnutie materiálu, čo umožňuje nerovnomerné predlžovanie plechu a prekročenie jeho medze tažnosti, čo má za následok roztrhnutie alebo trhliny.