TL;DR

Sprickbildning i ritsverktyg är ett kritiskt tillverkningsfel som främst orsakas av överdriven belastning, materialfel, driftsfel och dålig verktygsdesign. De viktigaste orsakerna inkluderar lokaliserad kompressionsbelastning som leder till töjningshårdnande, frigörelse av inre spänningar i materialet samt metallurgiska defekter i antingen verktyget eller arbetsstycket. Otillräcklig smörjning, felaktig utrustningsjustering och felaktig verktygsgeometri—såsom felaktiga radier eller spel—är också betydande bidragande faktorer till förtida verktygsbrott.

Förstå den kritiska skillnaden: sprickbildning kontra uppdelning

Innan man diagnostiserar ett fel är det viktigt att skilja på sprickbildning och klyvning, eftersom orsakerna och lösningarna är fundamentalt olika. Felaktig identifiering av feltypen leder ofta till felaktiga och ineffektiva åtgärder. Även om båda leder till att en del förkastas, har de motsatta spänningsförhållanden som orsak.

Klyvning är ett brott orsakat av dragspänning. Det uppstår när metallen sträcks ut över sin maximala förlängningskapacitet. Processen föregås ofta av en synlig materialtunnande, så kallad "halsning". Tänk på det som att dra i ett taffygodis tills det blir tunnare i mitten och slutligen brister. I en djupdragningsprocess visas klyvning vanligtvis som en horisontell reva nära en stansradie, där materialet har blivit för tunt. Vanliga lösningar innefattar att öka stansradien, förbättra smörjningen eller använda ett material med bättre förlängningsegenskaper.

Krackning , är däremot ett tryckbrott. Det uppstår när för mycket lokaliserat tryck belastar materialet, vilket gör att det blir övermåttigt kallformat och sprött i ett visst område. Enligt en analys av Tillverkaren , resulterar denna brotttyp i att metallen vid brottytan är tjockare än i ursprungsläget. Sprickor förekommer ofta som vertikala brott och är allt vanligare vid användning av höghållfasta stål och rostfria stål. Att försöka reparera en spricka med en lösning som är avsedd för ett bristbrott kommer endast försämra problemet.

För att underlätta korrekt diagnostisering, överväg dessa viktiga skillnader:

Materialrelaterade orsaker och inneboende fel

De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos både arbetsstycket och själva verktyget är vanliga orsaker till sprickbildning. Fel som härstammar från materialet kan vara subtila men har betydande konsekvenser för produktionsutbyte och verktygslivslängd. Dessa problem kan grovt kategoriseras som fel i det råmaterial som dras och defekter i verktygets konstruktionsmaterial.

För arbetsstycket är dålig råmaterialval en huvudsaklig orsak. Material med låg plasticitet eller ett högt kallhårdningsindex, såsom austenitisk rostfritt stål, är särskilt benägna. Under deformation kan dessa material genomgå en fasomvandling som inducerar en spröd martensitstruktur, vilket gör dem benägna att spricka, enligt experter på Kanou Mould . Dessutom kan ytskador på råmaterialet, såsom repor eller glidslitage, störa det jämnt flödet av material in i verktyget, vilket leder till brott – ett vanligt problem som framhålls av Noggrann omformning .

När det gäller verktyg är kvaliteten på verktygsmaterialet av yttersta vikt. Ett verktyg tillverkat av dålig kvalitet karbid kan till exempel leda till katastrofal haveri. En djupgående felanalys i The Fabricator's Tube & Pipe Journal pekar på metallurgiska defekter som porositet orsakad av felaktig sintring som en huvudsaklig orsak. När karbidpulver inte sintras korrekt kommer volfram- och koboltkomponenterna inte att sammanfoga sig på rätt sätt, vilket minskar verktygets strukturella integritet och dess förmåga att tåla dragningspåfrestningar. Detta skapar svaga punkter där sprickor lätt kan uppstå och fortplanta sig.

För att minska dessa materialrelaterade haverier finns flera effektiva strategier:

• Materialval: Välj material med god formbarhet och plasticitet för den avsedda användningen. För material som hårdnar kraftigt vid bearbetning, planera en mellanliggande glödgprocess för att återställa segheten.
• Kvalitetskontroll: Genomför noggranna inspektioner av inkommande råmaterial för att kontrollera ytskador eller ojämlikheter i tjocklek.
• Verktygsmaterialspecifikation: Kräv högkvalitativt, korrekt sinterat karbid eller annan lämplig verktygsstål från erkända leverantörer. Se till att verktygsmaterialet är anpassat för spänningspåfrestningarna vid dragning av specifika arbetsstycksmaterial.

Driftsfel: Processpåfrestningar, smörjning och justering

Även med perfekta material och verktygsdesign är fel i själva dragprocessen en stor orsak till sprickbildning. Dessa driftsfel beror ofta på det komplexa samspel som sker mellan spänning, friktion och mekanisk uppställning. För att åtgärda dem krävs noggrann övervakning och kontroll av tillverkningsmiljön.

En av de mest grundläggande orsakerna är avlastning av inre spänning . Enligt flera branschkällor är inre spänning en oundviklig bieffekt av metalltillverkning. Under dragningsprocessen frigörs dessa lagrade spänningar, vilket kan visa sig som sprickor, ibland omedelbart efter omformning eller till och med efter en lagringsperiod. Detta gäller särskilt material med ett högt förhårdningsindex.

Otillräcklig smörjning är ett annat kritiskt driftfel. Smörjmedel bildar en skyddande film mellan verktyget och arbetsstycket, vilket minskar friktion och värme. När denna film bryts ner sker metallmotmetall-kontakt, vilket leder till glidförbränning, ökade dragningskrafter och slutligen brott. Valet av smörjmedel är avgörande; för svårformade material som rostfritt stål kan specialsmörjmedel såsom PVDF-filmer vara nödvändiga för att upprätthålla en effektiv barriär.

Slutligen, mekanisk feljustering kan introducera ojämna spänningar som orsakar tidig brott i die. En sliten skiva som matar tråd in i en die i fel vinkel, till exempel, skapar ett inkonsekvent slitage mönster. Detta koncentrerar spänningarna på specifika punkter inom die, vilket leder till lokalt slitage och sprickbildning. Som en fallstudie visade, var problemet inte die utan den fördjupade skivan uppströms som orsakade feljustering.

Operatörer kan använda följande checklista för att diagnostisera och förhindra driftrelaterade fel:

• Kontroll av smörjning: Kontrollera att smörjsystemet fungerar korrekt och att rätt smörjmedel för materialet och processen används.
• Justeringskontroll: Inspektera regelbundet alla komponenter i dragbänken, inklusive skivor och guider, på slitage och säkerställ korrekt justering av arbetsstycket in i die.
• Parameterkontroll: Se till att dragningshastigheter och reduktionsförhållanden ligger inom rekommenderade gränser för det material som bearbetas.
• Stresshantering: För material som är benägna att spricka med fördröjning bör man överväga spänningsminskande värmebehandling så snart som möjligt efter omformning.

Felaktig verktygsdesign och undermålig konstruktion

Designen och konstruktionskvaliteten på dragningsverktyget är grundläggande för dess prestanda och livslängd. Fel i något av dessa områden kan skapa spänningstoppar och problem med materialflöde som direkt leder till sprickbildning, oavsett materialkvalitet eller operativ precision. Ett välkonstruerat verktyg möjliggör ett jämnt materialflöde, medan ett dåligt konstruerat verktyg arbetar mot detta.

Vanliga designfel inkluderar felaktig geometri. Till exempel, om stansens och verktygets krökningsradier är för små (för hårda), kan de hindra material från att flöda in i verktygshållaren, vilket ökar dragspänningen och orsakar brott. Omvänt kan en för stor radie leda till veckning. Enligt CNstamping , otillräckligt avstånd mellan punschen och dies är en annan vanlig orsak till sprickbildning. Likaså koncentreras dragtrycket till ett alltför litet område vid för kort närmandevinkel, vilket pressar ut smörjmedlet och leder till glapp och brott.

Undermålig konstruktion kan undergräva även en perfekt design. Passningen mellan karbidinsatsen och stålfodralet är kritisk för både mekanisk stöd och värmeavgivning. Om insatsen inte är fullt stödd – till exempel på grund av ett koniskt fodralens invändiga diameter – kan den inte motstå dragkrafterna och kommer att spricka. Korrekt värmeinfästning av insatsen i fodralet är avgörande för att säkerställa maximal kontaktarea, vilket gör att fodralet kan fungera som värmebädd och förhindra att insatsen överhettas.

För att undvika dessa problem är det avgörande att samarbeta med en kunnig och erfaren verktygstillverkare. En specialist kan säkerställa att verktyget designas och tillverkas korrekt för den specifika tillämpningen, med hänsynstagande till materialens egenskaper, utdragning och mekaniska påfrestningar. Till exempel använder specialister som Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. avancerade CAE-simuleringar för att optimera verktygsdesign och utnyttjar omfattande projektledarerfarenhet för att leverera högkvalitativa och tillförlitliga verktyg för krävande tillämpningar som bilindustrins stansning.

Viktiga aspekter att beakta vid verktygsdesign och konstruktion inkluderar:

• Optimerad geometri: Se till att radier, utrymmen och infodringsvinklar anpassas efter det specifika materialet och delens geometri.
• Lämpligt infångsstöd: Använd slipna infångar utan centrum och se till att de är fullt stödda i boetten för att maximera värmeledning och mekanisk hållfasthet.
• Materialflöde: För stock som inte är rätvinklig bör man överväga konstruktioner med insjunkna konformiga hörn för att förhindra att skarpa hörn gräver sig in i verktygsytorna.
• Expertsamverkan: Samverka nära med verktygsleverantörer för att verifiera design och säkerställa att högkvalitativa tillverkningsmetoder följs.

Vanliga frågor

1. Vad är orsaken till att formblocket spricker under formsättningsprocessen?

Ett formblock kan spricka av flera skäl, främst relaterade till spänning och materialintegritet. De viktigaste orsakerna inkluderar spänningssamling på grund av felaktig formdesign eller feljustering, vilket fokuserar en enorm kraft på en liten yta. En annan viktig faktor är den ojämna fördelningen av karbider i verktygsstålet, vilket skapar svaga punkter. Slutligen kan höga temperaturer under drift minska materialets motståndskraft mot sprickbildning, särskilt om formen inte kylds på rätt sätt.

2. Vad orsakar sprickbildning i metall?

Sprickbildning i metall beror vanligtvis på att spänningarna överskrider materialets hållfasthet. Detta kan inträffa på olika sätt, inklusive mekanisk överbelastning från pålagda krafter (till exempel vid en dragningsprocess), termiska spänningar orsakade av snabb uppvärmning eller avkylning, återstående inre spänningar från tidigare tillverkningssteg samt miljöfaktorer som korrosion som försvagar materialet med tiden. Materialet kan också innehålla fel som porer eller inneslutningar, vilka fungerar som startpunkter för sprickor.

3. Vad orsakar de flesta sprickor vid plåtformning?

Vid plåtformning orsakas de flesta sprickor av överdriven lokal deformation. Detta beror ofta på felaktig diespel, där avståndet mellan stans och die är för litet, vilket tvingar metallen att skäras eller spricka. Dålig justering kan också skapa ojämna spänningar, vilket leder till brott. En annan vanlig orsak är otillräckligt stöd eller spänning av materialet, vilket gör att plåten sträcks ojämnt och överskrider sin töjningsgräns, vilket resulterar i sprickor eller uppdelningar.