Özet

Şekillendirme kalıplarında çatlama, aşırı gerilim, malzeme kusurları, operasyon hataları ve kötü takım tasarımı nedeniyle oluşan kritik bir imalat hatasıdır. Ana nedenler arasında şekil değiştirme sertleşmesine yol açan yerel basma gerilimi, malzeme içindeki iç gerilmelerin serbest kalması ve kalıp ya da iş parçasında metalurjik kusurlar yer alır. Yetersiz yağlama, ekipmanın yanlış hizalanması ve yanlış kalıp geometrisi—örneğin yanlış köşe yarıçapları veya boşluklar—de erken kalıp arızasına önemli ölçüde katkıda bulunur.

Kritik Farkı Anlamak: Çatlama ile Yarılma Arasındaki Fark

Bir arızayı teşhis etmeden önce, temel nedenleri ve çözümleri tamamen farklı olduğu için çatlama ile yırtılma arasında ayrım yapmak esastır. Arıza modunun yanlış belirlenmesi, genellikle yanlış ve etkisiz düzeltici önlemlere yol açar. Her ikisi de reddedilen bir parça ile sonuçlansa da, zıt gerilim durumlarından kaynaklanırlar.

Bölme bir çekme arızasıdır. Metal, maksimum uzama kapasitesinin ötesinde aşırı gerildiğinde meydana gelir. Bu süreç, genellikle "boğazlanma" olarak bilinen, malzemenin gözle görülür şekilde incelmesiyle önce gelir. Ortasında inceleşip sonunda kopana kadar bir taffy (yumuşak sakız) parçasını çekmeye benzetebilirsiniz. Bir derin çekme işlemi sırasında, yırtılma tipik olarak matris yarıçapına yakın yatay bir kırılma şeklinde görünür; çünkü bu bölgede malzeme çok aşırı incelmiştir. Yaygın çözümler, matris yarıçapının artırılması, yağlamanın iyileştirilmesi veya daha iyi uzama özelliğine sahip bir malzemenin kullanılmasını içerir.

Fissür , buna karşılık, bir basma kırılmasıdır. Malzemenin belirli bir bölgede aşırı oranda pekleşmesine ve gevrek hale gelmesine neden olan çok yüksek yerel basma gerilmesi sonucu meydana gelir. İmalatçı bu kırılma modunun, kırılma noktasındaki metalin orijinal hâlinden daha kalın olmasına neden olduğunu belirtir. Çatlaklar genellikle dikey kırılmalar şeklinde görünür ve yüksek dayanımlı çeliklerde ile paslanmaz çeliklerde giderek daha yaygındır. Bir çatlağı, bir yırtık için tasarlanmış bir çözümle onarım denemesi, sorunu daha da kötüleştirir.

Doğru teşhisi kolaylaştırmak için şu temel farklılıkları göz önünde bulundurun:

Malzemeyle İlgili Nedenler ve Yapısal Kusurlar

Hem iş parçasının hem de kalıbın kendisinin fiziksel ve kimyasal özellikleri, çatlamanın sık görülen nedenlerindendir. Malzemeden kaynaklanan hatalar fark edilmeyebilir ancak üretim verimliliği ve kalıp ömrü üzerinde önemli etkilere sahip olabilir. Bu sorunlar genel olarak şekillendirilen ham malzeme ile ilgili problemler ve kalıp yapım malzemesindeki kusurlar olarak iki ana başlıkta toplanabilir.

İş parçası için kötü ham malzeme seçimi birincil nedenlerdendir. Düşük plastisiteye veya yüksek soğuk sertleşme indisine sahip malzemeler, örneğin ostenitik paslanmaz çelikler özellikle bu duruma yatkındır. Şekil değiştirme sırasında bu malzemeler faz dönüşümüne uğrayarak gevrek martenzitik yapı oluşturabilir ve bu da uzmanların belirttiği gibi çatlamaya meyilli hale gelmesine neden olur. Kanou Mould . Ayrıca, boşluk üzerindeki yüzey kusurları, örneğin çentikler veya yapışmalar, malzemenin kalıba düzgün akışını bozarak kırılmalara neden olabilir ve bu durum genellikle Doğru Şekillendirme .

Takım tarafında, kalıp malzemesinin kalitesi büyük önem taşır. Örneğin düşük kaliteli karbürden yapılan bir kalıp felaketle sonuçlanabilecek başarısızlıklara yol açabilir. Yapılan kapsamlı bir hata analizi The Fabricator'ın Boru & Tüp Dergisi kalıplanmamış sinterlemenin yol açtığı gözeneklilik gibi metalurjik kusurların önemli bir neden olduğunu göstermektedir. Karbür tozu uygun şekilde sinterlenmediğinde, tungsten ve kobalt bileşenleri doğru şekilde birbirine kenetlenemez ve bu da kalıbın yapısal bütünlüğünü azaltarak çekme gerilmelerine karşı dayanma kabiliyetini zayıflatır. Bu durum çatlakların kolayca başlayıp yayılmasına neden olan zayıf bölgeler oluşturur.

Malzemeyle ilgili bu tür hataları önlemek için birkaç etkili strateji vardır:

• Malzeme seçimi: İstenilen uygulama için iyi plastisiteye ve şekillendirilebilirliğe sahip malzemeler seçin. İşlem sertleşmesi önemli ölçüde gerçekleşen malzemeler için, sünekliği yeniden kazandırmak amacıyla ara bir tavlama işlemi planlayın.
• Kalite kontrol: Yüzey kusurları veya kalınlık tutarsızlıkları açısından gelen ham maddelerin katı muayenesini uygulayın.
• Kalıp Malzeme Özellikleri: İtina ile sinterlenmiş yüksek kaliteli karbür ya da diğer uygun alet çeliklerini, itibarlı tedarikçilerden talep edin. Kalıp malzemesinin belirli parça malzemelerinin çekme işlemi sırasında maruz kalacağı gerilmelere uygun olduğundan emin olun.

Operasyonel Arızalar: İşlem Gerilmeleri, Yağlama ve Hizalama

Mükemmel malzemelere ve kalıp tasarımına rağmen, çekme işleminin kendisinde yapılan hatalar çatlamanın önemli nedenlerindendir. Bu operasyonel arızalar genellikle gerilme, sürtünme ve mekanik kurulumun karmaşık etkileşimi sonucu ortaya çıkar. Bunların giderilmesi, üretim ortamının dikkatli izlenmesini ve kontrolünü gerektirir.

En temel nedenlerden biri iç gerilmenin serbest kalmasıdır . Birden fazla sektör kaynağı tarafından belirtildiği gibi, iç gerilme metal imalatının kaçınılmaz bir yan ürünüdür. Tel çekme sürecinde bu depolanmış gerilmeler serbest bırakılır ve bunlar çatlaklara neden olabilir; bazen şekillendirme sırasında hemen ya da hatta bir süre depolama sonrasında ortaya çıkabilir. Bu durum özellikle yüksek pekleşme indeksine sahip malzemeler için geçerlidir.

Yetersiz yağlama başka bir kritik operasyonel arızadır. Yağlayıcılar kalıp ile iş parçası arasında koruyucu bir film oluşturarak sürtünmeyi ve ısıyı azaltırlar. Bu film bozulduğunda metal-metal teması meydana gelir ve bunun sonucunda yapışma, artan tel çekme kuvvetleri ve sonuç olarak kırılmalar oluşur. Yağlayıcı seçimi çok önemlidir; paslanmaz çelik gibi zorlu malzemeler için etkili bir bariyer oluşturmayı sağlamak üzere PVDF filmler gibi özel yağlayıcılar gerekebilir.

Son olarak, mekanik hizalama hatası önceden matrisin başarısız olmasına neden olan dengesiz gerilmeler oluşturabilir. Örneğin, aşınmış bir kasnak, telin matrise yanlış açıda girmesine neden olarak tutarsız bir aşınma deseni yaratır. Bu, matris içindeki belirli noktalara stresi yoğunlaştırarak yerel aşınmaya ve çatlamaya yol açar. Bir vaka çalışmasında gösterildiği gibi sorun matriste değil, hizalamayı bozan yukarı akıştaki oluklu kasnakta idi.

Operatörler operasyonel arızaları teşhis etmek ve önlemek için aşağıdaki kontrol listesini kullanabilir:

• Yağlama Kontrolü: Kızak sisteminin düzgün çalıştığını ve malzeme ile işlem için uygun yağlayıcının kullanıldığını doğrulayın.
• Hizalama Doğrulaması: Matrise iş parçasının doğru hizalanmasını sağlamak için çekme tezgahının tüm bileşenlerini, kasnaklar ve kılavuzlar dahil olmak üzere, düzenli olarak aşınma açısından denetleyin.
• Parametre Kontrolü: İşlenen malzeme için önerilen sınırlar içinde çekme hızlarının ve küçültme oranlarının olduğundan emin olun.
• Gerilim Yönetimi: Gecikmeli çatlama eğiliminde olan malzemeler için, şekillendirme işleminden hemen sonra gerilme giderme ısıl işlemlerini düşünün.

Hatalı Kalıp Tasarımı ve Düşük Kaliteli İmalat

Çekme kalıbının tasarım ve imalat kalitesi, performansı ve ömrü açısından temel öneme sahiptir. Bu alanlardan herhangi birindeki hatalar, malzeme kalitesinden veya operasyonel hassasiyetten bağımsız olarak doğrudan çatlamaya yol açabilecek gerilme odakları ve malzeme akışı sorunları yaratabilir. İyi tasarlanmış bir kalıp, malzemenin sorunsuz akışını kolaylaştırırken, kötü tasarlanmış bir kalıp bu akışa direnç gösterir.

Yaygın tasarım hatalarına yanlış geometri örnek verilebilir. Örneğin, zımba ve kalıp köşeleri çok küçükse (çok keskinse), malzemenin kalıp boşluğuna akışını kısıtlayabilir, çekme gerilmesini artırabilir ve kırılmalara neden olabilir. Tersine, köşe yarıçapı çok büyükse buruşmalara yol açabilir. Şirket CNstamping , matris ve zımba arasındaki uygun olmayan boşluk da çatlamanın yaygın nedenlerinden biridir. Benzer şekilde, yaklaşım açısı uzunluğunun yetersiz olması, şekillendirme basıncını çok küçük bir alana odaklayarak yağlayıcıyı dışarı sıkar ve bunun sonucunda yapışma ve kırılma meydana gelir.

Zayıf imalat, mükemmel bir tasarımı bile başarısız hale getirebilir. Karbür gömme parçanın çelik gövdeye oturması, hem mekanik destek hem de ısı dağılımı açısından kritik öneme sahiptir. Gömme parça, örneğin konik iç çapa sahip bir gövde nedeniyle tam olarak desteklenmiyorsa, çekme kuvvetlerine karşı dayanamaz ve çatlar. Gömme parçanın gövdeye doğru şekilde ısı ile sıkıştırılması, temas alanının maksimum düzeyde olmasını sağlar ve bu sayede gövde bir ısı yayıcısı gibi çalışarak gömme parçanın aşırı ısınmasını önler.

Bu tür sorunlardan kaçınmak için, konusunda bilgili ve deneyimli bir kalıp üreticisiyle iş birliği yapmak çok önemlidir. Bir uzman, malzeme özellikleri, çekme payı ve çalışma gerilmeleri dikkate alınarak aracın belirli uygulamaya uygun şekilde doğru tasarlandığından ve üretildiğinden emin olabilir. Örneğin, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. gelişmiş CAE simülasyonlarını kullanarak kalıp tasarımını optimize eder ve otomotiv presleme gibi zorlu uygulamalar için yüksek kaliteli ve güvenilir kalıplar sunmak amacıyla kapsamlı proje yönetimi uzmanlığından yararlanır.

Kalıp tasarımı ve yapımı için dikkat edilmesi gereken temel hususlar şunlardır:

• Optimize Edilmiş Geometri: Yarıçapların, boşlukların ve yaklaşım açılarının spesifik malzeme ve parça geometrisine göre uyarlanmış olduğundan emin olun.
• Uygun İçecek Desteği: Merkezsiz taşlanmış içecekler kullanın ve ısı transferini ve mekanik dayanımı en üst düzeye çıkarmak için içeceklerin gövde içinde tamamen desteklendiğinden emin olun.
• Malzeme Akışı: Kare dışı ham malzeme için keskin köşelerin kalıp yüzeylerine batmasını önlemek amacıyla girintili konik köşelere sahip tasarımları göz önünde bulundurun.
• Uzman İş Birliği: Tasarımları doğrulamak ve yüksek kaliteli imalat uygulamalarının izlendiğinden emin olmak için kalıp tedarikçileriyle yakından çalışın.

Sıkça Sorulan Sorular

1. Şekillendirme süreci sırasında kalıp bloğunun çatlamasının nedeni nedir?

Kalıp bloğu, öncelikle gerilme ve malzeme bütünlüğü ile ilgili birkaç nedenden dolayı çatlayabilir. Ana nedenler arasında kusurlu kalıp tasarımı veya hizalanmama nedeniyle oluşan gerilme yoğunlaşması bulunur; bu durum, küçük bir alana çok büyük bir kuvvet odaklanmasına neden olur. Bir diğer önemli faktör ise takım çeliğindeki karbürlerin dengesiz dağılımıdır ve bu da zayıf noktalar oluşturur. Son olarak, çalışma sırasında yüksek sıcaklıklar, özellikle kalıp uygun şekilde soğutulmadığında malzemenin çatlamaya karşı direncini azaltabilir.

2. Metalde çatlamanın nedenleri nelerdir?

Metalde çatlama genellikle malzemenin mukavemetini aşan gerilimlerden kaynaklanır. Bu, şekillendirme işlemi gibi uygulanan kuvvetlerden mekanik aşırı yükleme, hızlı ısınma veya soğumadan kaynaklanan termal gerilimler, önceki üretim aşamalarından kaynaklanan kalıntı iç gerilimler ve zamanla malzemeyi zayıflatan korozyon gibi çevresel faktörler yoluyla çeşitli şekillerde meydana gelebilir. Gözeneklilik veya inklüzyonlar gibi malzeme hataları da çatlakların başlangıç noktası olarak davranır.

3. Sac metal şekillendirmede çatlamanın ana nedeni nedir?

Sac metal şekillendirmede çoğu çatlama, aşırı lokalize deformasyondan kaynaklanır. Bu durum genellikle zımba ile kalıp arasındaki açıklığın çok dar olduğu uygun olmayan kalıp boşluğundan kaynaklanır ve metalin kesilmesine veya çatlamasına neden olur. Kötü hizalama da dengesiz gerilmeye yol açarak hasara neden olabilir. Başka yaygın bir neden ise yetersiz malzeme desteği veya sabitlemenin olmamasıdır; bu durum sac metalin eşit olmayan şekilde uzamasına izin verir ve uzama sınırını aşarak çatlaklara veya yırtılmalara neden olur.