สรุปสั้นๆ

เสี้ยนคมที่เกิดขึ้นในการทำงานขึ้นรูปเป็นข้อบกพร่องทั่วไปที่เกิดจากช่องว่างระหว่างปากตายและแกนดันที่ไม่เหมาะสม เครื่องมือที่สึกหรอหรือทื่อ และพารามิเตอร์ของเครื่องอัดที่ผิด การแก้ไขปัญหานี้จำเป็นต้องมีการตรวจสอบอย่างเป็นระบบในชุดแม่พิมพ์ สภาพเครื่องมือ และการตั้งค่าเครื่องอัด การปรับปรุงปัจจัยทางกลไกและกระบวนการเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้รอยตัดที่เรียบร้อยและรับประกันคุณภาพของชิ้นงาน

การเข้าใจถึงการเกิดเสี้ยนคม: สาเหตุหลัก

เสี้ยนคมคือขอบที่แหลมคม หยัก หรือส่วนที่ยื่นออกของวัสดุ ซึ่งยังคงติดอยู่กับชิ้นงานหลังจากการดำเนินการขึ้นรูปโลหะ ตามการวิเคราะห์โดยละเอียด เช่น จาก คีย์เอ็นซ์ , ข้อบกพร่องเหล่านี้สามารถทำให้ชิ้นส่วนไม่พอดีกันอย่างเหมาะสม และก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัยได้เนื่องจากปลายที่แหลมคม การเข้าใจว่าข้อบกพร่องเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร คือก้าวแรกในการป้องกัน โดยขอบตัดที่สมบูรณ์แบบควรมีสามโซนที่แตกต่างกัน ได้แก่ ขอบเรียบที่กลิ้งเรียบซึ่งเรียกว่า shear droop; พื้นผิวมันวาวที่รู้จักกันในชื่อพื้นผิวตัด (sheared surface); และในที่สุดคือพื้นผิวการแตกร้าวที่หยาบกว่า ซึ่งเป็นบริเวณที่วัสดุแยกออกจากกัน

การเกิด burrs เป็นผลโดยตรงจากการล้มเหลวในกระบวนการตัดเฉือน โดยวัสดุจะถูกฉีกหรือถูกดันออกแทนที่จะถูกตัดอย่างสะอาด การล้มเหลวนี้สามารถระบุสาเหตุหลักได้เกือบทั้งหมดจากปัญหาเชิงกลไม่กี่ประการ ปัจจัยที่สำคัญที่สุดประการเดียวคือระยะห่าง (clearance) ระหว่างแม่พิมพ์ดัน (punch) และแม่พิมพ์รับ (die) หากระยะห่างนี้ใหญ่เกินไป วัสดุจะถูกดัดและฉีกขาด ส่งผลให้เกิดการกลิ้งตัวมากเกินไป (rollover) และ burr ขนาดใหญ่ เกิดขึ้นเพราะวัสดุไม่ได้รับการรองรับอย่างเพียงพอในขณะที่แม่พิมพ์ดันกระแทกลงมา

ในทางกลับกัน หากช่องว่างมีขนาดเล็กเกินไป อาจทำให้เกิดพื้นผิวตัดรองขึ้นมา ส่งผลให้เกิดเสี้ยนขนาดเล็กเป็นรูปร่างคล้ายหนวด และทำให้เครื่องมือรับแรงกดมากเกินไป ซึ่งไม่เพียงแต่ส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงาน แต่ยังเร่งการสึกหรอของเครื่องมือ จนนำไปสู่การแตกร้าวและการเสียหายก่อนกำหนด โดยทั่วไป กฎคร่าวๆ แนะนำว่าช่องว่างที่เหมาะสมควรอยู่ระหว่าง 10% ถึง 25% ของความหนาของวัสดุ แม้ว่าค่านี้จะแปรผันไปตามความแข็งแรงดึงและดัชนีความเหนียวของวัสดุ

สาเหตุหลักอันดับสองที่ทำให้เกิดเบอร์ร์คือสภาพของเครื่องมือเอง เครื่องมือตัดหรือแม่พิมพ์ที่มีคมตัดทื่อ แตกร้าว หรือสึกหรอมาก จะไม่สามารถตัดวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ แทนที่จะตัดผ่านโลหะได้สะอาด คมตัดที่ทื่อจะทำให้วัสดุเสียรูปและถูกบีบอัดออกมาก่อนที่จะแตกหัก ส่งผลให้เกิดเบอร์ร์ยื่นออกมาจากช่องว่างการตัด คุณภาพของเหล็กเครื่องมือ การอบความร้อน และการเคลือบผิวใดๆ มีบทบาทสำคัญอย่างมากในการรักษาระดับความคมของขอบตัด การบำรุงรักษาเป็นประจำและการลับคมตามเวลาจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการควบคุมเบอร์ร์

คู่มือเชิงกลไกสำหรับการตรวจสอบแม่พิมพ์ เครื่องตัด และเครื่องกด

การตรวจสอบองค์ประกอบทางกลอย่างเป็นระบบและละเอียดถี่ถ้วน คือพื้นฐานสำคัญของการแก้ปัญหาเสี้ยนหรือริ้ว (burr) ที่เกิดขึ้นในการทำงานตัดแตะ (stamping operations) กระบวนการนี้ไม่ใช่เพียงการสังเกตผิวเผิน แต่จำเป็นต้องมีการวัดและการวิเคราะห์อย่างรอบคอบในทุกส่วนของระบบตัดแตะ ตั้งแต่ชุดแม่พิมพ์ (die set) ไปจนถึงเครื่องอัด (press) เอง โดยการปฏิบัติตามรายการตรวจสอบที่จัดเป็นขั้นตอนอย่างมีระบบ ช่วยให้ช่างเทคนิคสามารถระบุและแก้ไขสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดเสี้ยนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การตรวจสอบควรเริ่มจากสาเหตุที่พบบ่อยที่สุด คือ ช่องว่างของแม่พิมพ์ (die clearance) ควรตรวจสอบยืนยันว่าช่องว่างดังกล่าวเหมาะสมกับชนิดและความหนาของวัสดุที่กำลังประมวลผลอยู่ ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบข้อกำหนดการออกแบบแม่พิมพ์ และการวัดชิ้นส่วนจริง จากนั้นประเมินสภาพของอุปกรณ์ตัดแตะ โดยพิจารณาขอบตัดของทั้งหัวตอก (punch) และแม่พิมพ์ (die) ว่ามีสัญญาณของการสึกหรอ เช่น ขอบมน แตก หรือมีรอยขีดข่วน การที่ขอบมีความทื่อลงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดเสี้ยน และแสดงว่าจำเป็นต้องทำการลับคมอีกครั้ง ตามที่ผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมได้ชี้แจงไว้ที่ ผู้สร้าง , ขั้นตอนการเจียรที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เหล็กเครื่องมือร้อนเกินไปและเสียหายได้ ดังนั้นการใช้ล้อเจียรและสารหล่อเย็นที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในระหว่างการบำรุงรักษา

นอกจากช่องว่างและการคมของใบมีดแล้ว การจัดแนวที่ถูกต้องก็มีความสำคัญเช่นกัน หัวพันซ์จะต้องอยู่กึ่งกลางพอดีกับช่องได (die cavity) พันซ์ที่เบี้ยวจะทำให้ช่องว่างไม่สม่ำเสมอ—ด้านหนึ่งแคบเกินไปและอีกด้านหนึ่งหลวมเกินไป—ส่งผลให้เกิดครีบที่ไม่สม่ำเสมอ และการสึกหรอของเครื่องมือที่มากผิดปกติในด้านใดด้านหนึ่ง ควรตรวจสอบการสึกหรอของหมุดนำทาง ปลอกนำทาง และชิ้นส่วนประกอบอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการจัดแนว สุดท้ายนี้ เครื่องอัดเองก็อาจเป็นสาเหตุของปัญหาได้ หากเครื่องอัดมีความแม่นยำต่ำ เช่น มีช่องว่างขนาดใหญ่ในรางเครื่องอัด หรือไม่มีความขนานระหว่างสลิดเดอร์กับโต๊ะทำงาน ก็อาจทำให้ไดเคลื่อนตัวหรือเอียงขณะทำงาน ส่งผลให้ช่องว่างเปลี่ยนแปลงและเกิดครีบได้ กระบวนการแก้ปัญหาอย่างครอบคลุมจึงจำเป็นต้องรวมการประเมินความแข็งแรงและความสภาพโดยรวมของเครื่องอัดด้วย

รายการตรวจสอบเพื่อการวินิจฉัยปัญหา:

• ช่องว่างได: ช่องว่างระหว่างพันซ์และไดอ์ถูกต้องตามความหนาและประเภทของวัสดุหรือไม่
• ความคมของแม่พิมพ์: ขอบตัดของพันซ์และไดอ์คมและปราศจากเศษหรือการสึกหรอมากเกินไปหรือไม่
• การจัดแนวแม่พิมพ์: พันซ์ถูกจัดแนวอย่างเหมาะสมและอยู่กึ่งกลางกับไดอ์หรือไม่ ส่วนประกอบนำทางอยู่ในสภาพดีหรือไม่
• สภาพเครื่องกด: เครื่องกดมีความแข็งแรงและแม่นยำหรือไม่ ลูกสูบและโต๊ะทำงานขนานกันและไม่มีช่องโหว่มากเกินไปหรือไม่
• การหล่อลื่น: ใช้น้ำมันตอกที่ถูกต้องเพื่อลดแรงเสียดทานและป้องกันการสึกหรอของแม่พิมพ์เร็วเกินไปหรือไม่
• คุณภาพของวัสดุ: แผ่นวัสดุมีความเรียบและอยู่ภายในค่าความหนาที่ยอมรับได้หรือไม่

กลยุทธ์ขั้นสูงสำหรับการป้องกันและลดการเกิดเบอร์

แม้การแก้ปัญหาเชิงรับจะเป็นสิ่งจำเป็น แต่วิธีที่มีประสิทธิภาพและคุ้มค่าที่สุดในการจัดการกับเบอร์คือ การป้องกันเชิงรุก ซึ่งหมายถึงการก้าวข้ามการบำรุงรักษาตามปกติ และเน้นหลักการออกแบบแม่พิมพ์ขั้นสูงและการปรับกระบวนการทำงานให้เหมาะสม โดยการวิศวกรรมกระบวนการตัดแตะให้มีความทนทานมากขึ้นตั้งแต่เริ่มต้น ผู้ผลิตสามารถลดความถี่และความรุนแรงของข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับเบอร์ได้อย่างมาก ส่งผลให้ชิ้นส่วนมีคุณภาพสูงขึ้นและต้นทุนการดำเนินงานต่ำลง

กลยุทธ์ระดับผู้เชี่ยวชาญข้อหนึ่งคือการปรับแต่งการออกแบบแม่พิมพ์เอง ตัวอย่างเช่น ในแม่พิมพ์ที่ประกอบด้วยหลายส่วน การจัดเรียงแนวต่อระหว่างส่วนตัดด้านบนและด้านล่างให้ตรงกันอาจก่อให้เกิดจุดที่สึกหรอและกร่อนเร็วขึ้น ส่งผลให้เกิดขอบพับ (burrs) วิธีการขั้นสูงกว่าคือการตั้งใจวางแนวต่อไม่ให้ตรงกัน เพื่อกระจายการสึกหรอให้สม่ำเสมอมากขึ้น อีกวิธีการซับซ้อนอีกอย่างหนึ่ง ซึ่งมีประโยชน์โดยเฉพาะในการทำงานแบบเบี่ยงเบน (bypass) ที่เหล็กตัดชิ้นหนึ่งเลื่อนผ่านอีกชิ้นหนึ่ง คือการลดช่องว่างการตัดให้แคบลงเหลือประมาณหนึ่งในสามของค่าปกติ โดยเฉพาะบริเวณจุดเบี่ยงเบนนี้ ความคลาดเคลื่อนที่แคบลงนี้จะช่วยลดปัญหาขอบพับที่มักเกิดขึ้นในสถานการณ์ดังกล่าว

การบรรลุความแม่นยำในระดับนี้ต้องอาศัยความชำนาญอย่างมากในด้านวิศวกรรมและการผลิตแม่พิมพ์ สำหรับการประยุกต์ใช้งานที่ซับซ้อน โดยเฉพาะในภาคอุตสาหกรรมยานยนต์ การร่วมมือกับผู้ผลิตแม่พิมพ์เฉพาะทางสามารถสร้างข้อได้เปรียบอย่างชัดเจน ตัวอย่างเช่น บริษัทอย่าง Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. มีข้อเสนอในการจำลอง CAE ขั้นสูงและเชี่ยวชาญด้านการออกแบบ ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าแม่พิมพ์จะถูกออกแบบให้เกิดริ้ว (burr) น้อยที่สุดตั้งแต่วันแรก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ (OEMs) และผู้จัดจำหน่ายระดับ Tier 1

เมื่อไม่สามารถหลีกเลี่ยงการเกิดริ้วได้เนื่องจากเรขาคณิตของชิ้นส่วนหรือคุณสมบัติของวัสดุ การดำเนินการกำจัดริ้วในขั้นตอนที่สองจึงจำเป็น อย่างไรก็ตาม ควรพิจารณาวิธีนี้เป็นทางเลือกสุดท้าย เนื่องจากจะเพิ่มเวลาและต้นทุนในการผลิต วิธีการกำจัดริ้วที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การกลึงแบบหมุน (tumbling), การตกแต่งด้วยการสั่นสะเทือน (vibratory finishing), การขัดด้วยแปรง (brushing) และการกำจัดริ้วด้วยพลังงานความร้อน (thermal energy deburring) การเลือกวิธีการขึ้นอยู่กับขนาด วัสดุ และพื้นผิวที่ต้องการของชิ้นส่วน สิ่งที่ควรจำคือ การลงทุนล่วงหน้าในด้านการออกแบบแม่พิมพ์และการควบคุมกระบวนการที่ดีกว่านั้นมักจะคุ้มค่ากว่าการพึ่งพาขั้นตอนรองที่ต้องทำซ้ำๆ

คำถามที่พบบ่อย

1. ข้อบกพร่องชนิดริ้วรอย (burr defect) คืออะไร?

ริ้วรอย (burr) คือ ส่วนยื่นแหลมคมที่เกิดจากการฉีกขาดหรือเปลี่ยนรูปร่างของวัสดุ ซึ่งยังคงเหลืออยู่ที่ขอบของชิ้นงานหลังจากกระบวนการตัดหรือเจาะ มักเกิดขึ้นเมื่อวัสดุฉีกขาดหรือเปลี่ยนรูปร่างแทนที่จะถูกเฉือนอย่างสะอาด การมีริ้วรอยขนาดใหญ่สามารถขัดขวางการประกอบชิ้นส่วน ลดประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ และเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงาน

2. ข้อบกพร่องทั่วไปในกระบวนการขึ้นรูปโลหะ (stamping) มีอะไรบ้าง?

นอกจากข้อบกพร่องริ้วรอยแล้ว ข้อบกพร่องทั่วไปอื่นๆ ในการขึ้นรูปโลหะ ได้แก่ รอยแตก รอยย่น การเด้งกลับ (springback) ซึ่งชิ้นงานจะคืนตัวบางส่วนสู่รูปร่างเดิม รอยขีดข่วนบนพื้นผิว รวมถึงการบางตัวหรือฉีกขาดของวัสดุมากเกินไป ข้อบกพร่องแต่ละประเภทมีสาเหตุที่แตกต่างกัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของวัสดุ แบบพิมพ์ (die design) หรือพารามิเตอร์ของกระบวนการ

3. อะไรคือสาเหตุที่ทำให้เกิดริ้วรอย (burrs) ในกระบวนการขึ้นรูปหรือกลึง?

ในกระบวนการตัดใดๆ รวมถึงการตัดด้วยแม่พิมพ์และการกลึง ริ้วหรือเสี้ยนเกิดขึ้นเมื่อเครื่องมือดันหรือฉีกวัสดุแทนที่จะตัดอย่างเรียบร้อย ในกระบวนการตัดด้วยแม่พิมพ์ สาเหตุหลักคือระยะห่างระหว่างหมัดเจาะและแม่พิมพ์ไม่เหมาะสม คมตัดทื่อหรือสึกหรอ และการจัดแนวที่ผิดพลาด ซึ่งทั้งหมดนี้ทำให้ไม่สามารถตัดเฉือนได้อย่างสะอาด

4. เสี้ยนส่งผลต่อการทำงานของชิ้นส่วนอย่างไร

เสี้ยนสามารถทำให้การทำงานของชิ้นส่วนเสียหายอย่างรุนแรงได้ มันอาจทำให้ชิ้นส่วนประกอบเข้าด้วยกันไม่พอดี ส่งผลให้เกิดปัญหาในการประกอบ สำหรับชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว เสี้ยนอาจหลุดลอกออกและปนเปื้อนในระบบ ทำให้เกิดการสึกหรอก่อนกำหนดหรือล้มเหลว นอกจากนี้ ขอบที่แหลมคมยังอาจตัดสายไฟ ทำลายซีล หรือก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บได้