Özet

Preslemede kalıpta gallingleşme, aşırı sürtünme ve ısı nedeniyle kalıp ile iş parçasının mikroskobik düzeyde birbirine yapıştığı yıkıcı bir adezif aşınma türüdür ve sıklıkla "soğuk kaynak" olarak adlandırılır. Önlemek için tek bir hızlı çözüm yerine çok katmanlı bir mühendislik yaklaşımı gereklidir. Üç temel savunma hattı şunlardır: kalıp tasarımını optimize etmek çekme köşeleri gibi kalınlaşma bölgelerinde punça-kalıp aralığını artırarak kimyasal afinitiyi kırmak için farklı kalıp malzemeleri seçmek (örneğin Alüminyum Bronz) ve yüzey mükemmel şekilde parlatıldıktan sonra gelişmiş kaplamalar uygulamak tiCN veya DLC gibi yalnızca yüzey mükemmel parlatıldıktan sonra kullanılır. İşletimsel ayarlamalar, Ekstrem Basınç (EP) yağlayıcıları kullanmak ve pres hızını azaltmak gibi son tedbirler olarak uygulanır.

Gallingleşmenin Fiziği: Neden Soğuk Kaynak Oluşur

Kalıp yivlenmesini önlemek için öncelikle bunun aşındırıcı aşınmadan temelde farklı olduğunu anlamak gerekir. Aşındırıcı aşınma kaba kağıtla ahşap zımparalamaya benzerken, yivlenme bir tür yapışkan aşınma olayıdır. Bu, metal yüzeylerdeki koruyucu oksit tabakalarının pres makinesinin muazzam basıncı altında parçalanmasıyla meydana gelir. Bu durum gerçekleştiğinde, iş parçasının kimyasal olarak aktif "yeni" metali doğrudan takım çeliğiyle temas eder.

Mikroskobik düzeyde yüzeyler asla tamamen düzgün değildir; bunlar asperiteler adı verilen tepecikler ve çukurlardan oluşur. Yüksek tonaj altında bu asperiteler birbirine kenetlenir ve yoğun lokal ısı üretir. İki metal kimyasal benzerliğe sahipse—örneğin paslanmaz çelik ve D2 takım çeliği gibi, her ikisi de yüksek miktarda krom içerdiğinde—atomik düzeyde birleşebilirler. Bu süreç yüzeyden yüze geçiş veya soğuk kaynak . Araç hareket etmeye devam ettikçe, bu kaynaklı bağlar kesilir ve daha yumuşak yüzeyden malzeme parçalarını kopararak daha sert takıma yerleştirir. Bu birikintiler veya "gall" adı verilen yapılar daha sonra pulluk gibi davranarak sonraki parçalarda felaket boyutunda çizilmelere neden olur.

İlk Savunma Hattı: Kalıp Tasarımı ve Geometrisi

Sektördeki en yaygın yanlış anlaşılmış durum, kaplamaların her türlü aşınma sorununu çözebileceğidir. Ancak sektör uzmanları, kök neden mekaniksel ise bir kaplamanın uygulanmasının sadece sorunu "kapladığını" belirtmektedir. Birincil mekanik suçlu genellikle yetersiz olan delme Kalıbı - Matris Aralığı , özellikle derin çekmeli parçalarda.

Derin çekmede, sac metal kalıp boşluğuna doğru akarken düzlem içi basınç gerilmelerine maruz kalır ve bu da malzemenin doğal olarak kalınlaşmasına neden olur. Eğer kalıp tasarımı özellikle çekme köşelerinin dikey duvarlarında bu kalınlaşmayı dikkate almazsa, aralık ortadan kalkar. Kalıp etkili bir şekilde malzemeyi 'sıkıştırır' ve hiçbir miktarda yağlayıcı ile yenilemeyen büyük sürtünme artışlarına neden olur. Şu kişiye göre MetalForming Magazine , bu bölgelerdeki kalınlaşmayı önlemek için önemli bir tedbir, bu kalınlaşma bölgelerine ek aralık açmaktır (genellikle malzeme kalınlığının %10-20'si kadar).

Otomotiv kontrol kolları veya alt çerçeveler gibi karmaşık üretim süreçlerinde, bu kalınlaşma bölgelerini tahmin etmek ileri düzey mühendislik gerektirir. İşte bu noktada, özel üreticilerle iş birliği yapmak stratejik bir avantaja dönüşür. Şunun gibi şirketler Shaoyi Metal Technology bu boşluk paylarını kalıp tasarım aşamasına entegre edebilmek için gelişmiş CAE analizlerini ve IATF 16949 sertifikalı protokolleri kullanarak, seri üretimdeki otomotiv presleme işlemlerinin ilk darbeden itibaren yüzey soyulması olmadan devam etmesini sağlayın.

Başka bir geometrik faktör parlatma yönüdür takım ve kalıp üreticileri, kalıp bölümlerini paralel delme veya derin çekme hareket yönüne paralel olarak parlatmalıdır. Çapraz parlatma, iş parçasına karşı aşındırıcı talaş gibi davranan mikroskobik oluklar bırakır ve dolayısıyla yağlama filminin bozulmasını hızlandırır.

Malzeme Bilimi: "Farklı Metaller" Stratejisi

Paslanmaz çelik veya yüksek mukavemetli alaşımların preslenmesi sırasında takım çeliği seçimi kritik öneme sahiptir. Yaygın bir hata kaynağı, paslanmaz çeliğin D2 takım çeliği ile preslenmesidir. D2 yaklaşık %12 krom içerir ve paslanmaz çelik de korozyon direnci için kromdan yararlandığından, bu iki malzeme arasında yüksek bir "metalürjik uyum" vardır. Birbirlerine yapışma eğilimindedirler.

Çözüm ise farklı Metaller bu kimyasal afiniteleri kırmak için. Aşırı sıyrılma uygulamalarında mühendislik bronz malzemeler, özellikle Alüminyum bronz , geleneksel takım çeliklerine göre sıklıkla üstün olur. Alüminyum Bronz, çelik kadar sert olmasa da mükemmel yağlayıcılığa ve termal iletkenliğe sahiptir ve özellikle ferrous alt tabakalarla soğuk kaynak olma eğiliminde değildir. Yüksek sürtünmeli bölgelerde Alüminyum Bronz segman veya burç kullanmak, daha sert malzemelerin başarısız olduğu yerlerde adezif aşınmayı ortadan kaldırabilir.

Toughness için takım çeliği gerekiyorsa, Toz Metalurjisi (PM) kalitelerini (CPM 3V veya M4 gibi) düşünün. Bunlar geleneksel D2'ye göre daha ince bir karbür dağılımı sunar ve adezif aşınma döngüsünü başlatmaya daha az meyillidir.

Gelişmiş Yüzey İşlemleri ve Kaplamalar

Mekanik ve malzeme optimizasyonu sağlandıktan sonra, yüzey kaplamaları nihai korumayı sağlar. Fiziksel Buhar Birikimi (PVD) kaplamaları modern presleme için standarttır ancak doğru kimyasal bileşenin seçilmesi çok önemlidir.

• TiCN (Titanyum Karbonitrür): Standart TiN'ye göre daha yüksek sertlik ve daha düşük sürtünme sunan, yüksek dayanımlı çeliklerin şekillendirilmesinde yaygın olarak kullanılan çok amaçlı bir kaplamadır.
• DLC (Elmas Benzeri Karbon): Alüminyum ve zorlu alaşımsız uygulamalar için premium tercih olan DLC, son derece düşük sürtünme katsayısı ile bilinir. Grafitin özelliklerini taklit ederek iş parçasının minimum dirençle kaymasını sağlar.
• Nitridleme: Bir kaplama değil bir difüzyon işlemi olan nitrürleme, takım çeliğinin kendisinin yüzeyini sertleştirir. Sert bir kaplamanın altındaki yumuşak bölgenin çatlama oluşturduğu 'yumurta kabuğu etkisi'ni önlemek amacıyla genellikle PVD kaplamalarından önce baz tedavisi olarak kullanılır.

Kritik Uyarı: Kaplama, alt yüzey hazırlığı kadar iyidir. Takım yüzeyi ayna parlaklığında olacak şekilde cilalanmış olmalıdır daha önce kaplama. Mevcut herhangi bir çizik veya pürüz, kaplama tarafından birebir tekrarlanarak iş parçasına agresif şekilde saldırabilen sert, keskin zirveler oluşturur.

Operasyonel Karşı Önlemler: Yağlama ve Bakım

Üretim alanında, operatörler disiplinli proses kontrolüyle yapışma riskini azaltabilir. İlk değişken yağlama . Yapışmayı önlemek için basit yağlar genellikle yetersiz kalır. Proses, Ekstrem Basınç (EP) katkı maddeleri (kükürt veya klor gibi) veya katı bariyerler (grafit veya molibden disülfür gibi) içeren yağlayıcılar gerektirir. Bu katkı maddeleri, sıvı yağ tonajla sıkıştırıldığında bile metalleri ayıran bir "tribolojik film" oluşturur.

Isı Yönetimi ikinci operasyonel koldur. Yapışma termal olarak tetiklenir; daha yüksek sıcaklıklar iş parçasını yumuşatır ve bağlanmayı teşvik eder. Yapışma görülürse pres hızını (dakikadaki darbe sayısı) düşürmeyi deneyin. Bu işlem sıcaklığı düşürür ve yağlayıcının darbeler arasında toparlanmasına daha fazla zaman tanır. Rolleri ayrıca, lokal ısınma ve malzeme birikmesini önlemek için delme işlemlerinde darbeleri sırayla uygulayan "köprü" kesme yöntemini benimsemeyi önerir.

Sonuç olarak, rutin bakım proaktif olmalıdır. Bir kabarıklık ortaya çıkmasını beklemeyin. Küçük kabarıklık mikroskobik tutunmaya dönüşmeden önce taşlama ve kalıp köşelerini temizleme işlemi için bir program uygulayın. Keskin takımlar parçayı şekillendirmek için gereken tonajı azaltır ve bu da kabarma mekanizmasını tetikleyen sürtünmeyi ve ısıyı düşürür.

Sürece Mühendislik Güvenilirliği Katmak

Kalıp kabarmasını önlemek şans işi değildir; bu, sürtünme yasalarına saygı duymak—malzeme akışı için yeterli boşluk sağlamak, kimyasal olarak uyumsuz malzemeler seçmek ve yağlayıcı bir bariyer filmi kullanmak—ile mümkün olan fizik ve mühendislik disiplinidir. Önemli tasarım analizi ve yüksek kaliteli malzemeler için yapılan harcama, sıkışmış bir kalıptan kaynaklanan durma süresi veya çizilmiş parçaların hurda oranına kıyasla ihmal edilebilir düzeydedir. Belirtiyi değil, kök nedeni ele alın ve üretim güvenilirliği kendiliğinden artacaktır.

Sıkça Sorulan Sorular

1. Sac kesme kalıplarında kabarmayı nasıl azaltırsınız?

Galling'ı azaltmak için üç alana odaklanın: Mekanik, Malzemeler ve Yağlama. İlk olarak, zımba-kalıp aralığının yeterli olduğundan emin olun (kalınlaşma bölgelerine %10-20 ekstra ilave edin). İkinci olarak, soğuk kaynaklanmayı önlemek amacıyla Alüminyum Bronz ya da kaplanmış PM çelikleri gibi farklı metaller kullanın. Üçüncü olarak, yüke rağmen bir bariyer filmi oluşturan yüksek viskoziteli, Aşırı Basınç (EP) katkı maddeleri içeren yağlayıcılar kullanın.

2. Yapışma önleyici, galvanizasyonu engeller mi?

Evet, anti-seize bileşikleri yüzeyler arasına katı yağlayıcılar (bakır, grafit veya molibden gibi) yerleştirerek galling'i önleyebilir. Bu katı maddeler, sıvı yağların yüksek basınçla sıkıştırılarak dışarı atıldığı durumlarda bile eşleşen metal parçaları birbirinden ayıran fiziksel bir bariyer sağlar. Ancak anti-seize lokal bir işlem çözümüdür ve dar aralık gibi temel tasarım hatalarını düzeltmez.

3. Galling'in temel nedeni nedir?

Galling'in temel nedeni yapışkan aşınma sürtünme ve ısıdan kaynaklanır. Yüksek basınç, metal yüzeylerdeki koruyucu oksit filmini bozduğunda maruz kalan atomlar birleşebilir veya birbirine "kaynayabilir". Bu durum, takım ve iş parçasının kimyasal bileşiminin benzer olduğu durumlarda (örneğin, kaplamasız takım çeliği ile paslanmaz çelikte presleme) en çok görülen şekildedir ve yüksek metalürjik afinitenin sonucudur.