Tehnike odstranjevanja ostrušk pri kovanju kovin: Inženirski priročnik

POVZETEK

Tehnike odstranjevanja burja pri kovinskem žigosanju so ključne za zagotavljanje varnosti delov, prileganja pri sestavljanju in estetske kakovosti. Pri visokem obsegu proizvodnje Obdelava v večjih količinah (vibracijsko premetavanje) ostaja industrijski standard, saj ponuja dosledno zaokroževanje robov in poliranje. Kompleksne geometrije ali natančni deli pogosto zahtevajo Metoda toplotne energije (TEM) aLI Elektrokemično odstranjevanje grudic (ECD) da se dosežejo notranji deli brez poškodbe merilno pomembnih dimenzij.

Končno je najbolj ekonomsko učinkovita strategija preprečevanje na izvoru s primerno vzdrževanjem orodij in optimizacijo rež

Razumevanje žiganih burjev: vzroki in značilnosti

Pri kovinskem žigosanju burj ni zgolj gruba roba; gre za določen defekt, ki ga povzroči plastična deformacija med postopkom striženja. Ko bat udari po kovini, material izstreljeno tlačno napetost, dokler ne doseže točke loma. Če je razmak orodja —razmik med batom in matrico—napačen, se material trga namesto da bi se čisto odrezal, kar pusti izstopajoči »zob« ali greben, znan kot grudica.

Velikost in resnost grudice sta neposredno odvisni od lastnosti materiala in stanja orodja. Raztegljivi materiali, kot so aluminij in bakrove zlitine, so bolj nagnjeni k obsežnim grdicam »prekrivanja«, ker se raztegnejo pred pretrganjem. Nasprotno, trši materiali lahko kažejo čistejše lome, vendar še vedno razvijejo ostre, krhke robove, če je orodje obrabljeno.

Pravilo 10 % razmika

V industriji velja soglasje, da je razmik matrice glavna spremenljivka pri nadzoru grdic. Ponavadi je razmik približno 10 % debeline materiala je priporočilo za standardno jeklo. Prevelik zračni razmak povzroči, da material previje preko roba orodja, kar ustvarja velike žlebke. Premajhen zračni razmak sili bati, da prereže več materiala, kot je potrebno, kar povečuje obrabo orodja in sekundarno striganje, prav tako povzroča pomembno žlebkanje.

Tehnike za masovno dokončanje (rešitve za visoke količine)

Za večino žigosanih delov—vijakov, podložk in spon—ročno odstranjevanje žlebkov ni ekonomsko izvedljivo. Obdelava v večjih količinah omogoča hkratno obdelavo tisočev delov, kar zagotavlja doslednost pri velikih serijah proizvodnje. Ta kategorija vkljuj večinoma valjno poliranje in vibracijsko dokončanje.

Vibracijsko posodično dokončanje

Vibracijsko dokončanje je prevladujoča metoda za natančne žigosane dele. Deli se postavijo v skledo ali korito, pritrjeno na ekscentrične vzmeti. Stroj vibrira z visoko frekvenco, kar povzroči, da se deli premikajo po krožni, toroidni poti skozi sloj abrazivnega sredstva. Nenehno trenje med sredstvom (keramičnim, plastičnim ali jeklenim) in deli odstrani ostre robove ter polira površine.

• Keramično sredstvo: Najbolj primerno za intenzivno rezkanje in trde kovine, kot je nerjavno jeklo. Omogoča agresivno hitrost odstranjevanja.
• Plastično sredstvo: Mehkejše in lažje, idealno za aluminij ali mehke kovine, kjer obstaja tveganje poškodb površine (ugnjetin).
• Sestavine: Tekoči dodatki se pogosto dodajajo za čiščenje delov, preprečevanje rje in izboljšanje zdrska sredstva.

Bobnenje v bobnu

Preprostejši in bolj agresivni pristop, pri katerem se uporablja bobn za valjanje, vključuje vrteči se boben, ki dviguje obdelovance in medij ter ju spušča (prelivanje). Ta visokoenergijski vpliv je odličen za odstranjevanje grobih žlebov na trdnih delih, vendar ogroža občutljive površine. Splošno je počasnejši kot vibracijsko dokončanje, ponuja pa nižje stroške osnovne opreme.

Za proizvajalce avtomobilov, ki zahtevajo certificirano natančnost, je ključno, da te korake dokončanja neposredno vključijo v dobavno verigo. Rešitve za žigosanje podjetja Shaoyi Metal Technology prenesejo most med surovo izdelavo in končno sestavo ter dobavljajo komponente velike serije, kot so vzvodji za nadzor, ki izpolnjujejo stroga merila IATF 16949, brez potrebe po logističnih rešitvah tretjih oseb za dokončanje.

Natančnost in napredne metode odstranjevanja

Ko ima podložene dele kompleksne geometrije, notranje zavitje ali stroga dimenzijska razmerja, ki ne morejo prenesti fizičnega udara valjanja, se inženirji obrnejo na toplotne in kemične rešitve.

Metoda toplotne energije (TEM)

Tudi znano kot »toplotno odstranjevanje žic«, je ta postopek zelo učinkovit za odstranjevanje žic iz notranjih votlin in sekajočih se lukenj. Deli so zaprti v tlakovanici, napolnjeni s plinasto gorivno zmesjo in kisikom. Zmes se vžge, pri čemer nastane trenutni toplotni val, ki doseže temperature do 6.000 °F (3.300 °C) v nekaj milisekundah.

Ker imajo žice visok razmerje površine na maso, toploto takoj absorbirajo in izhlapejo (oksidirajo). Glavno telo dela, ki ima veliko večjo toplotno maso, ostane nepoškodovano. Ta metoda zagotavlja ničelno zaokroževanje robov na glavnih površinah, vendar zahteva kislinsko spiranje po postopku, da se odstrani oksidni sloj, ki nastane med zgorevanjem.

Elektrokemično odstranjevanje grudic (ECD)

ECD je subtraktivna metoda, ki uporablja elektrolizo za raztapljanje žic. Del služi kot anoda (+), posebno oblikovano orodje pa kot katoda (-). Elektrolitska raztopina (pogosto natrijev nitrat) teče skozi režo, ki se običajno ohranja med 0,3 mm in 1 mm.

Ko se nanese DC tok, material na vrhu žlebka raztopi v raztopini. Ta proces je brez stika, kar pomeni, da ni obrabe orodja in ni mehanske napetosti na delu. To je prednostna metoda za visoko vrednostne komponente, kot so šobe za vbrizg goriva ali telesa hidravličnih ventilov, kjer lahko celo mikroskopski žlebki povzročijo katastrofalno okvaro sistema.

Mehanska in v orodje integrirana rešitev

Najučinkovitejši način ravnanja z žlebki je pogosto takrat, ko je del še vedno v stiskalnici ali takoj po tem, s pomočjo mehanskih sredstev, prilagojenih geometriji dela.

Izbitje s kalupom je še posebej opomembno zaradi visoke hitrosti izbitja. Z dodajanjem postaje »kovanja« v naprednem kalupu se fazo splosne nazaj v material. Čeprav to ne odstrani materiala, naredi rob varnega za rokovanje in je praktično brez stroškov glede na čas cikla.

Strategija preprečevanja: Optimizacija procesa žiganja

Čeprav so tehnike odstranjevanja nujne, naj bi cilj inženirjev vedno bil zmanjševanje. Kot opažajo strokovnjaki iz industrije, je »najprej preprečevanje, nato šele obravnava« najbolj ekonomičen pristop.

• Optimizacija reznih razmikov: Vzdrževanje optimalnega razmika (5–10 % debeline) preprečuje prekomerno plastično deformacijo, ki povzroča velike grude.
• Održavanje orodij: Tupi rezni rob kovino trga namesto da bi jo strižel. Redni urniki za brušenje so veliko cenejši kot stroški naknadnega odstranjevanja grud.
• Napredne prevleke: Nanašanje prevlek iz titanovega nitrida (TiN) ali aluminijastega titanovega nitrida (AlTiN) na žige zmanjša trenje in obrabo ter ohranja ostrin rezni rob bistveno daljše obdobje proizvodnje.
• Oblikovanje za izdelavo (DFM): Inženirji morajo oblikovati dele tako, da je »stran z grudo« obrnjena proti nepomembni ploskvi, ali vključiti posnetja v konstrukcijo, da se naravno zmehčajo ostre robovi.

Izbira ustrezne strategije odstranjevanja grud

Izbira pravilne tehnike odstranjevanja želja pri kovinskih žiganjih je ravnotežje med natančnostjo, količino in stroški. Ni enotne »najboljše« metode; obstaja pa optimalna metoda za vsako določeno uporabo.

Za splošno visokokosniško opremo vibracijsko dokončanje ponuja najboljše ekonomske učinke obsegа. TEM ali ECD omogočata potrebno dostopnost in natančnost. Vendar pa pot do brezželjnega dela pri vsakem projektu začne na načrtovalni mizi in na matriki. S poudarkom na zdravju orodij in ustrezni reži lahko proizvajalci drastično zmanjšajo odvisnost od dragih sekundarnih operacij.

Pogosta vprašanja

1. Katera je najpogostejša metoda za odstranjevanje želje pri žganih delih?

Masovna dokončna obdelava, zlasti vibracijsko skodelico ali bobnenje, je najpogostejša metoda. Omogoča hkratno obdelavo tisočev delov, kar jo naredi zelo učinkovito glede stroškov za visoke količine, ki so tipične za žganje kovin.

2. Kako vpliva razmik orodja na nastanek žlebov?

Zračnost orodja je razmik med brcanjem in orodjem. Če je zračnost premajhna, se poveča obraba orodja in potrebna sila. Če pa je prevelika, kovina namesto čistega striženja previja, kar povzroči nastanek velikih žlebov. Zračnost okoli 10 % debeline materiala je standard za zmanjšanje nastanka žlebov.

3. Ali je mogoče odstraniti žlebove, ne da bi to vplivalo na mere delov?

Da. Metode, kot sta elektrokemijsko odstranjevanje žlebov (ECD) in termalna energijska metoda (TEM), izbirno odstranjujejo žlebove, ne da bi spremenile glavne mere dela. ECD ciljno deluje na področjih z visoko gostoto toka (ostra robovi), medtem ko TEM upari tanke žlebove, preden se glavni del segreje.