Ваши пуансоны для штамповки изнашиваются слишком быстро: вот настоящее решение

Что такое штампы для штамповки и почему они важны

Штамповочные штампыпредставляют собой инструменты из закаленной стали, которые физически контактируют с листовым металлом и преобразуют его во время прессования. Думайте о пуансоне как о охватывающем компоненте набора пуансона и штампа: он опускается в соответствующее охватывающее отверстие (матрицу), чтобы срезать, формовать или перемещать материал, придавая ему готовую форму. Каждое отверстие, выемка и контур в штампованной детали начинается с того, что режущая кромка штампа выполняет свою работу под нагрузкой.

Удары — это всего лишь часть более крупной системы. Съемники удерживают лист ровно и стягивают его с пуансона во время втягивания. Пилоты позиционируют полосу точно от станции к станции. Подъемники поднимают материал между ударами, чтобы он мог продвигаться вперед. Каждый из этих компонентов штамповочной матрицы играет вспомогательную роль, но основную работу по преобразованию материала выполняет сам пуансон.

Что на самом деле делает пуансон для штамповки

Когда плунжер пресса перемещает пуансон вниз, режущая кромка вызывает разрушение верхней поверхности листа. Одновременно край штампового блока инициирует соответствующий перелом снизу. При правильном зазоре эти две линии перелома встречаются посередине, обеспечивая чистое разделение с минимальными заусенцами. В результате получается трех-зонный край среза: небольшой перекат вверху, гладкая полированная полоса там, где произошел сдвиг, и более грубая зона излома, где трещина распространилась на оставшуюся толщину. Именно этот механизм резки делает штампы для штамповки металла настолько эффективными при производстве тысяч деталей в час с повторяемым качеством.

Где помещаются пуансоны в матрице

Чтобы понять, как работает пуансон, вам нужно посмотреть, где он находится внутри металлического штампа. Вот ключевые компоненты сверху вниз:

• Верхний ботинок- верхняя пластина, которая крепится к плунжеру пресса и несет на себе все инструменты верхней-половины
• Пробойная пластина (фиксатор)- удерживает пуансоны в фиксированном положении относительно друг друга
• Ударить кулаком- рабочий инструмент, контактирующий с листовым металлом
• стриптизерша- зажимает материал и снимает его с пуансона во время отвода.
• Штамповочный блок- содержит ответные отверстия, обеспечивающие противоположную режущую кромку.
• Нижний башмак- нижняя пластина, которая крепится болтами к опоре пресса

Башмаки штампа обеспечивают структурную жесткость всей сборки, и любое отклонение или несоосность на этом уровне напрямую влияет на производительность пуансона. Именно эта взаимосвязь между сборкой и режущим инструментом является причиной того, что качество пуансона определяет все последующие этапы процесса: точность размеров детали, состояние кромки, высоту заусенцев и, в конечном итоге, количество ударов, которые вы получите, прежде чем инструмент потребует внимания. Изношенный или плохо сконструированный пуансон не просто производит плохие детали. Это ускоряет износ всех соседних компонентов и сокращает время безотказной работы вашего производства.

В следующих разделах разбивается каждая переменная, которая определяет, прослужат ли ваши перфораторы или рано выйдет из строя, начиная с полного спектра типов перфораторов и конкретных задач, с которыми они справляются.

Полная классификация типов штампов по функциям

Не каждый удар выполняет одну и ту же функцию. Прокалывающий пуансон, создающий отверстия для болтов в кронштейне, почти не имеет ничего общего с чеканным пуансоном, который сжимает материал для обеспечения жесткого допуска. Знание того, к какой категории относится ваша работа, является первым шагом к выбору подходящего инструмента для штамповки металла для конкретного применения, и это напрямую влияет на то, как долго этот инструмент прослужит в производстве.

Режущие пуансоны для разделения материалов

Режущие пуансоны преследуют одну цель: разделение материала. Различия сводятся к тому, что вы оставляете, что выбрасываете и где происходит разрез относительно края детали.

• Колющие ударыСоздайте отверстия, полностью пробив пулю через лист. Перфорированный лист – это изделие; слизняк - лом. Это наиболее распространенная операция по пробивке металлических отверстий в прогрессивных штампах, позволяющая обрабатывать все: от отверстий для зазоров для крепежа до вентиляционных отверстий.
• Заглушки пуансонывырезать весь внешний профиль готовой детали за один проход. Здесь заготовка становится продуктом, а оставшаяся полоса — отходами. Вырубка требует большего тоннажа, чем прошивка, поскольку периметр разреза обычно намного больше.
• Надрезные ударыудалить материал с края полосы или детали. Поскольку резка происходит только с одной стороны, эти удары испытывают несбалансированные боковые силы и часто требуют опоры на пятку.
• Пронзающие ударыделайте частичные разрезы, образующие выступы или жалюзи, без полного разделения материала. Соединенная кромка загибается над отверстием штампа, поэтому геометрия пуансона сочетает в себе угол сдвига и радиус формовки.
• Обрезные пуансоныудалить излишки фланцевого материала с ранее сформированных или вытянутых деталей, доведя контуры до окончательных размеров.

Профиль силы существенно различается для этих типов. Вырубной пуансон одновременно захватывает весь периметр реза, обеспечивая максимальную мощность в одно мгновение. Пронзающий удар, напротив, постепенно срезается и сгибается, распределяя нагрузку на большую часть удара. Эти различия влияют на выбор штамповочного инструмента в отношении марки стали, углов сдвига и мощности пресса.

Не-пробойники для формовки и выравнивания

Не каждый перфоратор по металлу действительно режет. Некоторые пуансоны формируют материал или просто находят его для последующих операций.

Пилотные ударывведите в-существующие отверстия в полосе, чтобы точно выровнять ее перед началом резки на каждой станции точного перфорирования. Они имеют конические или закругленные носики и обычно заточены немного меньше размера (примерно на 0,001 дюйма меньше установочного отверстия), чтобы избежать застревания при входе.

Формовочные пуансонысгибать, рисовать или тиснять материал без полного разделения. Их рабочие поверхности имеют контурную форму, а не острые-края, и они полагаются на контролируемый поток материала, а не на механику разрушения.

Чеканка пуансоновприменять чрезвычайное локальное давление для сжатия материала в точную полость, обеспечивая жесткие допуски по толщине или деталям поверхности. Поскольку материал полностью закреплен, силы сжатия могут быть в пять-десять раз выше, чем стандартные нагрузки при формовании для той же площади контакта.

Специальные и составные конструкции пуансонов

Когда одной станции необходимо выполнить более одной операции,составные конструкции пуансоновобъединить несколько функций в один инструмент. Классический пример: вырубка внешнего контура с одновременным прокалыванием внутренних отверстий за один ход пресса. Этот подход обеспечивает исключительную точность позиционирования между элементами, поскольку оба разреза происходят в одном и том же затворе, но он концентрирует нагрузку и ограничивает доступное пространство для надежных поперечных-сечений.

Помимо составных конфигураций, вы встретите конструкции с головкой и без головы. В пуансонах с головками используется выступ или фланец, удерживающий их в пластине пуансона, что упрощает замену. Пуансоны без головки фиксируются опорной пластиной или фиксатором шарикового-замка, что позволяет сократить расстояние между штампами с плотным расположением отверстий. Ступенчатые пуансоны создают отверстия разного-диаметра за один удар, при этом каждый диаметр шлифуется до разной длины вдоль корпуса инструмента. Они уменьшают необходимость во вторичных операциях, но требуют точной шлифовки для поддержания концентричности между этапами.

Такие операции, как пробивка и развальцовка, при которых отверстие пробивается, а затем расширяется наружу на следующей станции, основаны на сочетании стандартного пробойника для листового металла со специальным инструментом для развальцовки, находящимся ниже по потоку. Понимание того, какая категория пуансонов применима к каждой станции, поможет вам выбрать правильную геометрию, материал и покрытие до того, как проблемы появятся в печатном цехе.

Геометрия – это то, что отличает эффективно работающий пуансон от пуансона, который преждевременно изнашивается или образует дефектные детали. В следующем разделе подробно объясняется, как стиль заточки, углы сдвига и обратный конус влияют на силы резания и качество кромки на микроскопическом уровне.

Геометрия пуансона, контролирующая силу и качество резки

Два пуансона, изготовленные из одной и той же стали, работающие с одинаковой скоростью в одном и том же прессе, могут дать совершенно разные результаты. Разница в геометрии. Форма поверхности пуансона, угол заточки и рельеф за режущей кромкой определяют, какое усилие потребуется прессу, чтобы пробить отверстие в металле, насколько чистой будет выглядеть полученная кромка и сколько ударов выдержит инструмент до повторной заточки.

Стили точек и их влияние на силу резания

Представьте себе, что вы протыкаете тесто плоской формочкой для печенья, а не наклоняете ее так, чтобы одна сторона прокусывала сначала. Тот же принцип применяется, когда пуансон контактирует с листовым металлом. Геометрия поверхности пуансона определяет, сколько материала контактирует с режущей кромкой в ​​любой момент хода.

Плоские-удары по лицуодновременно задействуйте весь периметр реза. Вся обработка происходит в одно мгновение, что приводит к максимальному пиковому тоннажу, а также к самой чистой и симметричной скважине. Это базовая линия для любой операции пробивки отверстий в листовом металле.

Одиночные-срезные (скошенные) пуансонынаклоните лицевую сторону так, чтобы одна сторона сначала контактировала с листом, а разрез проходил поперек диаметра. Исследования марок DP и AHSS показывают, что угол скоса от 3 до 6 градусов можетуменьшить максимальную силу прожига более чем на 50%. Компромисс-это небольшая боковая тяга, которую должен поглощать съемник или система направляющих.

Двойные-срезные удары (крыша-верх)имеют пик вдоль центра, поэтому разрез начинается в середине и распространяется наружу в обоих направлениях одновременно. Исследования мартенситной стали с пределом прочности на разрыв 1400 МПа показали снижение силы продавливания до 80 % по сравнению с плоской поверхностью, а также значительное снижение прочности-за счет обратного тоннажа. Поскольку боковые силы уравновешиваются по обе стороны от гребня, боковая нагрузка на инструмент минимальна.

Тихие-точечные (конические) пробойникииспользуйте конический наконечник, похожий по профилю на наконечник шестигранного пуансона, чтобы инициировать контакт в одной точке и постепенно расширять разрез наружу. Они обеспечивают самую тихую работу при работе с тонкими материалами и значительно уменьшают щелканье-при ударах, что делает их полезными при работе на высоких-скоростях, где важны шум и усталость пресса.

Основной принцип неизменен: углы сдвига перераспределяют грузоподъёмность по более длинной части хода. Пиковое усилие падает, но общая работа остается прежней, поскольку пресс перемещается дальше, прежде чем разделение будет завершено.

Объяснение длины площадки и обратного сужения

Ниже режущей кромки любого металлического пуансона есть две особенности, которые определяют, как инструмент взаимодействует с заготовкой и полосой после первоначального разреза: площадка и обратный конус.

Земля— это прямая цилиндрическая часть сразу за режущей кромкой. Он поддерживает полный контакт со слизней во время и сразу после отделения. Более длинная площадка надежно удерживает пулю, не позволяя ей подниматься вверх вместе с ударом при втягивании. Однако слишком большое количество земли увеличивает трение о полосу, когда она передает удар при каждом ударе. В соответствии с общими рекомендациями длина контактной площадки в 1–3 раза превышает толщину материала, при этом более тонкие материалы имеют тенденцию к нижней границе.

Задний конуспредставляет собой небольшой рельеф позади площадки, уменьшающий диаметр пуансона по мере удаления от кончика. Эта конусность, обычно составляющая от 0,25 до 1 градуса с каждой стороны в зависимости от общей длины пуансона, создает зазор между корпусом пуансона и стенкой отверстия. Он уменьшает тепло трения, снижает усилие зачистки и сводит к минимуму истирание штампов для металла, при котором обрабатываются мягкие или липкие заготовки, такие как алюминий или нержавеющая сталь.

При работе на высоких-скоростях идеальным вариантом является минимизация входа удара (0,015–0,030 дюйма), поскольку это ограничивает время контакта с землей и снижает риск выдергивания пробки-. Геометрия шестигранных пуансонов с их многогранными-гранными профилями особенно выгодна благодаря точному контролю обратного-конуса, поскольку любое накопление трения на плоских поверхностях ускоряет адгезионный износ.

Как геометрия связана с качеством детали

Каждое геометрическое решение на поверхности пуансона отображается на готовой детали. Вот как проявляются эти связи:

• Высота заусенца- Острая,-ухоженная режущая кромка с правильным зазором образует минимальные заусенцы. Пробойники со срезанной-торцевой поверхностью действительно могут улучшить пластичность кромки; Исследования двухфазных сталей показали, что оптимизированная косая резка обеспечивает улучшение степени расширения отверстия более чем на 60 % по сравнению с обычной плоской штамповкой, что указывает на более чистую и более формуемую кромку.
• Цилиндричность отверстия- Плоские-пуансоны обеспечивают наиболее равномерный диаметр отверстий сверху вниз, поскольку срезается сразу по всему периметру. В конструкциях с одинарным-сдвигом может возникнуть небольшая овальность, если зазоры не контролируются должным образом,-поскольку прогрессивный разрез позволяет материалу смещаться до полного разделения.
• Переворот края- Глубина опрокидывания увеличивается с увеличением зазора и агрессивными углами сдвига. Скошенный пуансон, который сначала касается одной стороны, может создать асимметричный перекат. Для применений, где опрокидывание необходимо свести к минимуму, лучше всего использовать плоские-углы сдвига или очень малые углы сдвига в сочетании с малыми зазорами.

Идеальная срезанная кромка демонстрирует равномерную зону полировки, которая плавно переходит в чистую зону излома без вторичных срезов или пустот. Чтобы добиться этого, необходима геометрия, зазор и материал, работающие вместе как система. Поверхность пуансона определяет, как будет выглядеть рез, но сталь, из которой он изготовлен, определяет, как долго эта геометрия сохраняет свою кромку под производственными нагрузками.

Материалы пуансонов и термическая обработка для оптимального срока службы

Идеально заточенная режущая кромка имеет значение только в том случае, если сталь, находящаяся за ней, может удерживать эту геометрию при повторяющихся ударах. Каждый ход пресса подвергает пуансон сжимающим ударам, теплу от трения и абразивному контакту с заготовкой. Марка стали и способ ее термообработки-определяют, выдержит ли эта кромка 50 000 или 500 000 ударов. Именно здесь на самом деле начинается большинство проблем преждевременного износа: не на режущей поверхности, а глубоко внутри металлургической структуры самого стального штампа.

Распространенные инструментальные стали для пуансонов и их свойства

Выбор стали для штамповки сводится к балансу двух конкурирующих свойств: твердости (устойчивой к износу) и ударной вязкости (устойчивой к разрушению). Нажмите слишком далеко, чтобы получить твердость и пуансон. Отдайте предпочтение прочности, и кромка закруглится слишком быстро. Каждый класс занимает различное положение в этом спектре.

D2 — это рабочая лошадка среди штампов для холодной-штамповки. Благодаря высокому содержанию углерода (1,40–1,60 %) и хрома (11,00–13,00 %) он обеспечивает превосходную стойкость к абразивному износу и умеренную коррозионную стойкость.D2 достигает диапазона закаленной твердости от 54 до 61 HRC.и обычно используется для вырубных штампов, штамповочных штампов, пуансонов и обрезков штампов. Компромисс-меньшая прочность по сравнению с ударостойкими-материалами, что делает их склонными к сколам при резке материалов более-прочных материалов, если зазоры слишком малы.

A2также затвердевает на воздухе-, но содержит меньше хрома (4,75–5,50 %) и немного меньше углерода, чем D2. Он достигает популярных диапазонов твердости от 57 до 62 HRC, обеспечивая при этом лучшую ударную вязкость и шлифуемость. A2 хорошо подходит для длинных пуансонов, чеканочных штампов и применений, где ударные нагрузки требуют стали, которая поглощает удары без растрескивания.

S7находится на жестком конце спектра. Низкое содержание углерода (0,45-0,55%) и пониженное содержание хрома (3,00–3,50%) обеспечивают превосходную ударопрочность и ударопрочность при рабочей твердости 48–58 HRC. Когда закаленный пуансон продолжает скалываться при тяжелых операциях вырубки или надрезания, S7 часто является ответом. Он жертвует некоторой износостойкостью ради способности выдерживать повторяющиеся удары высокой энергии без разрушения.

M2 – это быстрорежущая-сталь, сохраняющая твердость при повышенных температурах. Он подходит для высокоскоростных-операций с прогрессивной штамповкой, при которых тепло от трения накапливается быстрее, чем инструмент может рассеиваться. Пуансоны из стали М2 сохраняют свою заточку там, где обычные стали для холодной-обработки размягчаются.

ПСК-10Ви другие марки порошковой металлургии (ПМ) представляют собой продукцию премиум-класса. Обработка PM создает микроструктуру с мелкими частицами карбида металла, равномерно распределенными в стальной матрице, что обеспечивает как исключительную износостойкость, так и достаточную прочность. Эти стали стоят значительно дороже, но часто оказываются экономичными в штампах для штамповки листового металла, работающих с абразивными или-высокопрочными заготовками, поскольку они значительно увеличивают интервалы между заточкой.

Термическая обработка и ее влияние на срок службы пуансона

Стальной пуансон хорош настолько, насколько хороша его термическая обработка. Вы можете указать идеальную марку и все равно получить ранний выход из строя, если закалка, отпуск или снятие напряжений выполнены неправильно. Процесс штамповки предъявляет одновременно высокие требования к прочности на сжатие и ударной вязкости.контроль этих свойств напрямую влияет на эксплуатационные характеристики инструментальной стали в процессе эксплуатации..

Основная последовательность выглядит так:

• Закалка (аустенизация и закалка)- Пуансон нагревается до критической температуры, при которой кристаллическая структура преобразуется в аустенит, а затем достаточно быстро охлаждается, чтобы образовался мартенсит — твердая фаза, обеспечивающая износостойкость. Марки-закалки на воздухе, такие как D2 и A2, закаливаются в спокойном воздухе или инертном газе, что сводит к минимуму деформацию по сравнению с закалкой в ​​масле.
• Темперирование (двойная или тройная вытяжка)- После закалки пуансон повторно нагревается до более низкой температуры (обычно 400–1000 градусов по Фаренгейту в зависимости от марки) и выдерживается, а затем охлаждается. Этот процесс повторяется два или три раза. Каждый цикл отпуска снимает внутреннее напряжение и превращает хрупкий остаточный аустенит в стабильный мартенсит, улучшая стабильность размеров без ущерба для чрезмерной твердости. Общая передовая практика рекомендует использовать самую высокую температуру отпуска, при которой сохраняется заданная твердость.
• Криогенная обработка- После традиционной термообработки некоторые закаленные пуансоны подвергаются глубокой криогенной обработке при температуре примерно минус 300 градусов по Фаренгейту. На этом этапе преобразуется остаточный аустенит, переживший первоначальную закалку. Черные металлы могут содержать до 40 процентов остаточного аустенита после термообработки, а криогенная обработка может снизить это количество до 1 процента за счет завершения превращения в мартенсит. В результате получается более плотная и однородная зернистая структура с улучшенной износостойкостью и стабильностью размеров в течение всего срока службы инструмента.

Криогенная обработка не является заменой правильной термической обработки. Это завершающий этап, завершающий начатую закалку.Сообщается об увеличении срока службы инструмента на 50–500 процентов., хотя каждое применение уникально, и результаты зависят от структуры компонента и качества предварительной-термической обработки. Обработка является постоянной и выдерживает повторную заточку, поскольку она полностью меняет структуру материала, а не только поверхность.

Соответствие стали материалу заготовки

Заготовка, которую вы режете, должна определять выбор стали. Вот практическая логика:

• Мягкие, не-абразивные детали (алюминий, медь, латунь)- Эти материалы создают относительно низкие силы резания и минимальный абразивный износ. Хорошо подойдут стандартные пуансоны из стали D2 или A2. Основная проблема связана с адгезионным износом (истиранием), который лучше решать с помощью обработки поверхности, а не с помощью более твердых сталей.
• Мягкая сталь и марки с низким-углеродом- D2 при твердости 58–60 HRC надежно справляется с ними для большинства объемов производства. Это обеспечивает хороший баланс срока службы и экономичности заточки.
• Нержавеющая сталь и высоко-низкие-сплавы (HSLA)- Более высокие силы резания и абразивная поверхность заготовки ускоряют износ кромки. Сплавы PM, такие как CPM-10V или твердосплавные-конструкции с напайками, обеспечивают износостойкость, необходимую для поддержания приемлемого срока службы инструмента. Листовые материалы более высокой прочности способствуют преждевременному выходу из строя из-за сколов, растрескивания и абразивного износа, поэтому прочность не менее важна, чем твердость.
• Усовершенствованные высокопрочные-стали (AHSS, двухфазные-мартенситные)- Для этого требуются стали PM премиум-класса, часто в сочетании с PVD-покрытиями. Прочность на разрыв некоторых марок AHSS приближается к прочности инструментальных сталей, работающих на них, что делает обычный D2 склонным к преждевременному выкрашиванию.

Полезное практическое правило: выберите стальной пробойник, который сначала удовлетворяет вашим требованиям к прочности для данного применения, а затем улучшите износостойкость с помощью поверхностного покрытия или обработки. Если начать с-сопротивления износу и пожертвовать прочностью, то это обычно приводит к катастрофическому сколам, а не к постепенному, предсказуемому износу.

Выбор стали и термическая обработка закладывают основу. Но существует множитель, который может значительно увеличить срок службы инструмента без изменения основного материала, а именно покрытие поверхности и обработка, наносимая после того, как пуансон полностью закален и отшлифован до нужного размера.

Покрытия и обработки поверхности, продлевающие срок службы пуансона

Правильная сталь и термическая обработка придают пуансону структурную основу. Покрытия представляют собой броню, наслоенную сверху. Они уменьшают трение, препятствуют захвату материала и замедляют абразивный износ без изменения размеров пуансона, которые определяют посадку и зазор. Но вот решающий момент: покрытия умножают хорошие решения по инструментам. Они не смогут спасти пуансон, изготовленный из неподходящей стали, подвергнутый неправильной -термической обработке или работающий с плохим зазором. Однако, когда фундамент прочный, правильное покрытие может увеличить срок службы штамповой оснастки с достойного до исключительного. Одиндокументально подтвержденный случайпродемонстрировал составной пуансон, увеличившийся с 10 000 деталей без покрытия до 250 000 деталей с оптимизированным многослойным покрытием и сухой смазочной пленкой.

Покрытия методом физического осаждения из паровой фазы для пуансонов

PVD является доминирующим процессом нанесения покрытия на прецизионные штамповочные прессы, поскольку оно наносится при относительно низких температурах, обычно ниже 900 градусов по Фаренгейту. Он остается в пределах диапазона отпуска большинства инструментальных сталей, поэтому во время цикла нанесения покрытия не происходит потери твердости или деформации размеров.

Каждый из наиболее распространенных составов PVD предназначен для определенных условий износа:

• Нитрид титана (TiN)- Рабочая лошадка общего-назначения характерного золотого цвета. Твердость около 2400 HV. Хорошая стойкость к истиранию и низкое трение, подходят для широкого спектра применений из мягкой стали и медных сплавов.
• Карбонитрид титана (TiCN)- Повышение примерно до 3200 В. Добавленный углерод обеспечивает лучшую защиту от абразивных материалов и более высокую стойкость к истиранию. Часто применяется в виде многослойной стопки TiN/TiCN для улучшения адгезии.
• Нитрид алюминия-хрома (AlCrN)- Превосходная стойкость к окислению при повышенных температурах. Идеально подходит для штамповки инструментов, работающих с высокой скоростью хода, когда накапливается тепло от трения, или для штамповки нержавеющей стали, когда температура поверхности повышается во время резки.
• Алюмонитрид титана (TiAlN)- Твердость около 3200 HV с хорошей термической стабильностью. Хорошо подходит для сухой штамповки или высокоскоростных-операций, где подача смазки непостоянна. Его преимущество в пластичности по сравнению с AlTiN может способствовать созданию -инструмента для интенсивной штамповки металлов.

Толщина покрытия обычно составляет от 1 до 5 микрометров. Минимальная рекомендуемая толщина для штамповки составляет от 4 до 5 микрометров, чтобы обеспечить адекватную защиту. Но толще не означает автоматически лучше. Покрытия PVD несут высокие внутренние сжимающие напряжения, и если слой становится слишком толстым, эти напряжения могут превысить прочность сцепления и вызвать расслоение. Чрезмерная толщина также скругляет режущие кромки, ухудшая остроту, которая определяет качество резки промышленным дыроколом или любым прецизионным инструментом для прокалывания. Архитектура многослойного покрытия помогает справиться с этим компромиссом-за счет чередования более твердых и более мягких слоев для предотвращения микротрещин и распределения напряжения.

Азотирование и другие диффузионные обработки

Если PVD добавляет дискретную пленку поверх поверхности, то азотирование изменяет саму поверхность. В этом процессе азот диффундирует в сталь при температуре около 950 градусов по Фаренгейту, образуя твердые нитридные соединения с легирующими элементами, уже присутствующими в материале. Результатом являетсяметаллургическая связка с глубиной гильзы от 0,0006 до 0,0035 дюйма.в зависимости от применения обеспечивает твердость поверхности более 58 HRC.

Почему это важно для штамповки? Азотирование не приводит к заметному увеличению размеров. Для штампов с жесткими-допусками, где толщина покрытия даже в несколько микрон может повлиять на посадку в запрессованном-фиксаторе, азотирование обеспечивает износостойкость без изменения диаметра пуансона. Он также одинаково обрабатывает все открытые поверхности, включая внутренние элементы и углубления, недоступные для поля зрения PVD.

Недостаток- заключается в том, что глубина твердости азотирования, хотя и впечатляющая, не может сравниться с чрезвычайной твердостью поверхности PVD-пленок. Подумайте об этом так: азотирование обеспечивает глубокий и прочный защитный слой, который устойчив к усталости и постепенному износу, а PVD обеспечивает тонкую, чрезвычайно твердую оболочку, которая превосходно противостоит истиранию и адгезии на поверхности непосредственного контакта. Для промышленного дырокола, работающего в больших объемах с мягкой сталью, одного азотирования может быть достаточно. Для абразивных и-материалов, склонных к истиранию, лучшие результаты дает PVD-покрытие или комбинированный подход.

Выбор покрытий в зависимости от вида разрушения

Самый разумный подход к выбору покрытия начинается с определения того, почему пуансон на самом деле выходит из строя. На разные свойства покрытия реагируют разные механизмы износа:

• Адгезивный износ (истирание)- Материал заготовки перемещается и скапливается на поверхности пуансона. Выбирайте TiCN или AlCrN из-за их низкого коэффициента трения и высокой твердости, препятствующей налипанию материала.
• Абразивный износ- Режущая кромка постепенно закругляется от контакта с твердыми поверхностями заготовки или абразивными включениями. TiN или TiAlN обеспечивают твердость поверхности, необходимую для сопротивления механическому удалению материала.
• Увеличенная-резкость при работе с мягкими материалами- Алюминий, медь и мягкая сталь имеют тенденцию размазываться по поверхности инструментов. Полированное покрытие TiN с гладкой поверхностью с низким- трением предотвращает образование зародышей, из которых начинается захват материала.
• Применение при высоких-температурах- Высокая скорость хода или толстые,-высокопрочные детали выделяют тепло трения, которое разрушает традиционные покрытия. AlCrN сохраняет свои свойства при температурах, при которых TiN начинает окисляться.

Стоит повторить одно предостережение: покрытия устраняют симптомы. Если промышленный дырокол изнашивается из-за слишком малого зазора или проблем с выравниванием пресса, никакое покрытие не решит эту проблему навсегда. Покрытие выигрывает время, но основная причина в конечном итоге перечеркнет даже самую лучшую обработку поверхности. Сначала исправьте систему, а затем позвольте покрытиям расширить то, что уже дает хорошая практика.

Покрытия защищают поверхность пуансона, но они не могут компенсировать единственную наиболее влиятельную геометрическую переменную в штампе: зазор между пуансоном и отверстием штампа. Это соотношение определяет, будет ли механика разрушения работать в вашу пользу или против нее.

Зазор пуансона и матрицы в зависимости от материала заготовки

Вы можете выбрать лучшую сталь, нанести высококачественное покрытие и отшлифовать безупречную режущую кромку, но все это не имеет значения, если зазор между пуансоном и отверстием штампа неправильный. Зазор — это единственная переменная, которая определяет, совпадают ли линии излома верхней и нижней режущей кромки ровно в середине листа или полностью не совпадают. Сделайте это правильно, и вы будете производить чистые детали с предсказуемым износом инструмента. Если вы сделаете это неправильно, вы столкнетесь с заусенцами, сколами, выдергиванием заусенцев и преждевременным разрушением кромки при каждом движении.

Как зазор влияет на механизм сдвига

Зазор определяется как зазор на каждой стороне между режущей кромкой пуансона и соответствующей кромкой отверстия матрицы. Когда вы услышите «зазор 10 %», это означает, что зазор с каждой стороны равен 10 % толщины заготовки. Это не тотальный разрыв. Оно измеряется на каждом ребре независимо.

При правильном зазоре механизм сдвига вызывает предсказуемый трех-зонный перелом на кромке среза:

• Перекатывать- Небольшое закругление на входной стороне пуансона-, где материал пластически деформируется перед началом резки.
• Полировка (зона сдвига)- Гладкая блестящая полоса, на которой края пуансона и матрицы активно разрезают материал. Это самая чистая часть разрезанной поверхности.
• Перелом (зона разрыва)- Более шероховатая, матовая- область отделки, где встречаются трещины, распространяющиеся от кромки пуансона и кромки штампа, и отделяется оставшийся материал.

В правильно настроенном пуансоне и штамповом прессе линии разрушения, инициированные пуансоном на верхней поверхности и матрицей на нижней поверхности, распространяются друг к другу под дополнительными углами. Они встречаются посередине, обеспечивая чистое разделение с минимальными вторичными повреждениями. Идеальный внешний вид, как описано висследование AHSS, показывает равномерную зону полировки с плавным, равномерным переходом к зоне излома, без пустот или вторичных следов сдвига.

Когда зазор слишком мал, эти линии перелома не совпадают. Материал между ними подвергается второму сдвигу, в результате которого образуются вторичные следы сдвига, микротрещины и шероховатый поврежденный край. Малый зазор также значительно увеличивает силу, необходимую для снятия листа с пуансона, ускоряет абразивный износ и может вызвать вытягивание пули, когда пуля прилипает к поверхности пуансона при втягивании.

Когда зазор слишком свободный, материал чрезмерно изгибается, прежде чем начнется разрушение. Вы получаете большой перекат, большие заусенцы, плохую цилиндричность отверстия и зону излома, которая доминирует над поверхностью разреза. Деталь может иметь нестандартные размеры, а последующие операции формовки приводят к снижению пластичности кромок, поскольку деформированная зона распространяется глубже в материал.

Материальные-Особые правила очистки

Разные материалы заготовки разрушаются по-разному. Более мягкие и пластичные металлы допускают более узкие зазоры, поскольку они пластически деформируются, а не преждевременно растрескиваются. Более твердым и-прочным металлам требуется больше места, поскольку их разрушение начинается раньше и распространяется более агрессивно. В таблице ниже приведены значения зазоров в начальной-точке для стандартного набора пуансонов и матриц для листового металла. Это значения для каждой-стороны, выраженные в процентах от толщины материала.

Эти значения являются отправными точками, а не абсолютными. Фактический зазор зависит от нескольких взаимодействующих факторов: толщины материала, желаемого качества кромки, требований к допускам детали и геометрии пуансона. Металлический пуансон и матрица, работающие с алюминиевым листом толщиной 0,5 мм, будут использовать другой процент зазора, чем тот же сплав при толщине 3,0 мм. Для более толстых материалов одного и того же класса обычно требуется, чтобы процент зазора был ближе к верхнему пределу диапазона.

Для современных высокопрочных сталей-старое практическое правило, согласно которому «10% годится для всего», просто не действует. Исследования сталей со сложной фазой показали, что увеличение зазора с 10% до 15% приводит к значительному улучшению характеристик расширения отверстия, что указывает на более чистую и пластичную кромку. Однако выход за пределы оптимума приводит к уменьшению отдачи и может фактически снизить качество кромки. Золотая середина варьируется в зависимости от марки, поэтому тестирование с использованием вашего конкретного материала и комплекта пуансонов и матриц для гидравлического или механического пресса стоит вложений.

Зазор и его связь с жизнью удара

Зазор влияет не только на качество деталей. От этого напрямую зависит, насколько быстро изнашиваются ваши металлические пуансоны и штампы.

Недостаточный зазор заставляет ударника работать сильнее при каждом ударе. Материал дольше сопротивляется отделению, силы зачистки возрастают, а режущая кромка выдерживает больший абразивный контакт за цикл. Исследования подтверждают, что малые зазоры при резке требуют больших усилий при штамповке и вызывают больший износ пуансона из-за истирания. В крайних случаях боковое сжатие корпуса пуансона может вызвать усталостное растрескивание или сколы на режущей кромке, особенно в случае высокопрочных-материалов, где узкий зазор создает напряжения изгиба на периферии пуансона.

Избыточный зазор снижает механическую нагрузку на инструмент. Пуансон входит и выходит с меньшим трением, а сила зачистки снижается. Это звучит как выигрыш в увеличении срока службы инструмента, и это так, но за это приходится платить качеством деталей. Большие заусенцы, большее количество перекатов и пониженная пластичность кромки означают, что вы можете сэкономить на интервалах заточки, но потерять на проценте брака и вторичных операциях по удалению заусенцев. Чистая стоимость часто оказывается выше.

Вот что упускают из виду многие магазины: оформление — это не просто цифра на отпечатке. Это динамическое состояние, которое меняется под нагрузкой. Даже идеально отшлифованный комплект штампов и штампов для листового металла теряет заданный зазор, если в системе пресса и штампа имеются изношенные выступы, отклоняющиеся валики или смещенные направляющие штифты. Более высокие нагрузки, необходимые для резки более прочных материалов, создают дополнительные отклонения штампов и технологического оборудования, потенциально изменяя зазоры, измеренные в статических условиях, когда система находится под рабочей нагрузкой. Пресс, настроенный для работы с мягкой сталью при усилии 40 тонн, может сместиться при усилии 80 тонн на AHSS настолько, что ваша настройка зазора будет полностью аннулирована.

Это означает, что поддержание правильного допуска — это постоянная дисциплина, а не разовая-задача по настройке. Периодические проверки центровки пресса, измерение износа компонентов направляющих и контроль внешнего вида-кромок в производственных условиях — все это влияет на то, находится ли зазор на том уровне, на котором вы его установили. Когда качество кромки начинает ухудшаться, основная причина зачастую не в износе пуансона. Все остальное зависит от выравнивания пресса и матрицы, которое смещается под ним, бесшумно меняя зазор.

Ухудшение зазора и смещение центровки часто проявляются под видом отказа пуансона. Сколы, похожие на проблемы с материалом, истирания, похожие на проблемы с покрытием, или поломки, похожие на конструктивные недостатки, — все это может быть связано с проблемой зазора, которая развивалась постепенно в течение тысяч ударов. Отличие реальной первопричины от симптома – это то, что отличает реактивное обслуживание штампа от систематического подхода к обеспечению долговечности пуансона.

Виды отказов пуансона и анализ первопричин

Удар, который перестает действовать, редко дает вам единственную очевидную причину. Сколы на кромке, которые вы обнаружите во время вытягивания штампа, могут быть вызваны неправильной сталью, малым зазором, несоосностью пресса или всеми тремя факторами, действующими вместе в течение тысяч циклов. Переход к наиболее заметному симптому и замена инструмента без дальнейшего изучения гарантирует, что замена не удастся таким же образом. Что нужно инженерам-инструментальщикам, так это структурированный диагностический подход, который связывает то, что они видят на пуансоне, с тем, что на самом деле вызвало это.

Распространенные виды отказов пуансона

Каждая поломка, с которой вы сталкиваетесь на перфораторе по металлу, попадает в одну из этих категорий. Распознавание того, какой режим присутствует, немедленно сужает расследование основной причины:

• Чипирование- Небольшие трещины вдоль режущей кромки, часто в форме полумесяца-. Это наиболее распространенный отказ на ранней-стадии штампов пуансона, работающих с высокопрочными-материалами. Это указывает на то, что пуансону не хватает прочности, чтобы выдержать нагрузку, или на то, что из-за несоосности напряжение концентрируется на одном участке периметра. Несовпадение между пуансоном и матрицей создает асимметричную нагрузку, которая приводит к образованию стружки на перегруженной стороне.
• раздражение- Материал заготовки переносится и приклеивается к поверхности пуансона за счет адгезионного износа. Вы увидите наросты, задиры или грубые пятна на поверхности удара и приземлении. Истирание особенно агрессивно при штамповке нержавеющей стали и алюминия, когда оксидный слой заготовки разрушается во время резки и обнажается свежий реактивный металл, который приваривается к поверхности инструмента под давлением.
• Поломка- Катастрофический перелом, при котором пуансон ломается, обычно в месте перехода-сечения или в точке чрезмерной неподдерживаемой длины. Разрушение при сжатии может разрушить весь рабочий конец пуансона, когда он сталкивается с чрезвычайно твердым или толстым материалом, превышающим его возможности, или когда пуансон и матрица полностью не совмещены.
• Абразивный износ- Постепенное, равномерное закругление режущей кромки, вызванное твердыми частицами в заготовке или абразивными включениями на поверхности листа. В отличие от сколов, абразивный износ прогрессирует предсказуемо и его можно отслеживать путем периодического осмотра кромок. Это основной вид отказа металлопробивного станка, работающего со сталью HSLA или с покрытием на умеренных скоростях.
• Сбор грибов- Головка пуансона деформируется и расширяется наружу от повторяющихся ударов по опорной пластине или фиксатору. Это происходит, когда пуансон не полностью посажен, когда опорная пластина слишком мягкая или когдаСоединительная гайка ослабляется и допускает неравномерный контакт штока. Грибообразная головка может застрять в фиксаторе и затруднить или сделать опасным извлечение пуансона.
• Вытягивание слизняков- Заготовка прилипает к поверхности пуансона во время отвода и возвращается вместе с инструментом. При следующем ударе пуля попадает между пуансоном и полосой, вызывая удар двойной-толщины, который может повредить матрицу, вмятину на следующей детали или расколоть сам пуансон. Обычными причинами являются недостаточная длина контактной площадки, слабые вакуумные-разрывные механизмы или намагниченный инструмент.

Система диагностики первопричин

Когда вы вытаскиваете поврежденный пуансон из штампа, видимый дефект расскажет вам, что произошло. В приведенной ниже таблице показано, почему это произошло, и какое корректирующее действие действительно устраняет проблему, а не просто заменяет симптом. Эта концепция применима независимо от того, используете ли вы одно-пробивной пресс или высокоскоростную-пробивную матрицу на линии штамповочного пресса.

Обратите внимание, что несколько режимов отказа имеют общие коренные причины. Недостаточный зазор возникает при выкрашивании, истирании и вытягивании пробок. Несоосность приводит к сколам, поломкам и неравномерному износу. Это означает, что одна основная проблема в настройке пресса или штампа часто вызывает несколько симптомов одновременно. Если вы видите сколы на одном пуансоне и истирание на соседнем пуансоне той же матрицы, не рассматривайте их как отдельные проблемы. Ищите общую причину, которая часто заключается в выравнивании пресса или смещении зазора, влияющем на весь инструмент.

Как конструкция пуансона предотвращает дефекты качества

Состояние пуансона – это не просто вопрос технического обслуживания. Это переменная контроля качества, которая непосредственно проявляется на готовых деталях. Каждому дефекту на поверхности пуансона соответствует соответствующий дефект на штампованной детали:

• Изношенные режущие кромкиувеличить высоту заусенцев на каждом отверстии или контуре, создаваемом пуансоном. КакПроизводитель отмечает, когда на перфорированной кромке появится заметно больший перекат, пора заточить. Заусенцы, превышающие допустимые пределы, создают помехи при сборке, создают угрозу безопасности при работе с деталями, а также приводят к сбоям в последующих операциях сварки или нанесения покрытия.
• Сколотые пуансоныпроизводят отверстия противоречивого размера. Отсутствие материала кромки создает локальную область, где сдвиг не начинается должным образом, что приводит к неправильной геометрии отверстия и неровным профилям кромок. Детали могут пройти первоначальный контроль, но могут возникнуть проблемы при сборке, когда посадка крепежа становится непредсказуемой.
• Заевшие ударыпроизводить отверстия с шероховатой внутренней поверхностью и размазыванием материала. Наросший-материал на поверхности пуансона эффективно меняет диаметр и геометрию пуансона с каждым ходом, создавая постепенное смещение качества, которое трудно обнаружить без регулярного осмотра.
• Вытягивание слизняковсоздает вмятины на поверхности листа, когда переносимая заготовка вдавливается в следующую деталь. Это также может привести к повреждению поверхности матрицы и вызвать каскадные сбои на нескольких станциях прогрессивного инструмента.

Именно эта связь между состоянием пуансона и качеством детали является причиной того, что мониторинг должен осуществляться на станке штамповки, а не только при окончательном контроле. К тому времени, когда дефект качества достигает конца линии, в мусорном контейнере уже могут оказаться сотни или тысячи несоответствующих деталей. Пробивные прессы, работающие в больших объемах-производства, больше всего выигрывают от подходов к-мониторингу процесса: отслеживание тенденций высоты заусенцев, проверка заготовок на наличие двойных-следов сдвига и измерение диаметров отверстий через регулярные промежутки времени. Когда эти индикаторы смещаются, датчик сообщает вам, что что-то изменилось, будь то износ, выравнивание или смещение зазора.

Выявление отказов на ранней стадии, а не ожидание катастрофического сбоя, также меняет экономику. Пуансон, заточенный при первых признаках износа кромки, теряет несколько тысячных долей материала за один заточку и быстро возвращается в строй. Пуансон, идущий на разрушение, теряет всю свою рабочую длину и может повредить соседние компоненты матрицы на выходе. В следующем разделе рассказывается, когда и как затачивать, проверять и заменять пуансоны, чтобы не допустить, чтобы режим отказа когда-либо достигал катастрофической стадии.

Рекомендации по техническому обслуживанию и заточке пуансонов и штампов

Удар не превращается из острого в ломаный за один удар. Он постепенно приходит в негодность, и период между «чистой резкой» и «производством лома» — это момент, когда обслуживание окупается. Проблема в том, что большинство магазинов перезатачиваются слишком поздно. Они ждут, пока не станут заметны заусенцы, детали не пройдут проверку или пресс не зазвучит по-другому. К этому моменту лезвие уже прошло этап простого-восстановления, и при каждой переточке удаляется гораздо больше материала, чем следовало бы.

Когда и как затачивать пуансоны

Поводом для переточки не является катастрофический отказ. Это первое измеримое увеличение высоты заусенцев на штампованных деталях. Mate рекомендует производить заточку, когда режущие кромки изнашиваются до радиуса 0,01-дюйма (0,25 мм). На этом этапе легкая подкраска восстанавливает кромку с минимальной потерей материала. Частая легкая заточка всегда превосходит нечастую тяжелую заточку, поскольку она сохраняет геометрию резания ближе к расчетному профилю и снижает совокупный съем материала в течение срока службы инструмента.

Сама процедура заточки несложна, но требует дисциплины:

• Зажмите пуансон прямо в V-блоке магнитного патрона плоскошлифовального станка.
• Удалить толькоОт 0,001 до 0,002 дюйма (от 0,03 до 0,05 мм) за проход, повторяя до резкости. Общее удаление за сеанс обычно составляет от 0,005 до 0,010 дюйма.
• Используйте круг из оксида алюминия на стеклокерамической связке, диапазон твердости от D до J, размер зерна от 46 до 60.
• Обильно нанесите охлаждающую жидкость и как можно ближе к точке контакта. Перегрев снижает твердость и может привести к образованию трещин на поверхности, которые невидимы, но разрушительны для структуры. Темное изменение цвета после шлифовки указывает на повреждение, выходящее за пределы поверхности, и инструмент следует заменить, а не использовать повторно.
• После шлифования слегка обработайте режущие кромки масляным камнем, чтобы оставить радиус от 0,001 до 0,002-дюйма. Этот крошечный радиус распределяет напряжение на кромке и уменьшает отслаивание, которое приводит к быстрому повторному затуплению только что отшлифованных штампов из листового металла.
• Размагничивайте пуансон и нанесите тонкий слой масла для предотвращения коррозии перед отправкой его в эксплуатацию или на хранение.

Общий припуск на заточку зависит от исходной длины пуансона и расхода материала. Как только накопленный шлифовальный материал удаляет материал, равный или превышающий расчетную длину фаски, пуансон больше не может должным образом удерживать пробки и его необходимо списать. Для типичного штампа для листового металла с фаской, в 1–3 раза превышающей толщину материала, это означает отслеживание каждого сеанса шлифования и запись совокупного удаления.

Критерии проверки и замены

Переточка сохраняет работоспособность металлических штамповочных инструментов, но не делает их бессмертными. Ухоженный-перфоратор может бытьперед заменой переточите 15–20 раз., но каждый цикл должен быть проверен на соответствие четким критериям приемки. Вот что следует проверять после каждой переточки и через регулярные промежутки времени во время производственного цикла:

• Краевое состояние- Осмотрите под увеличением (минимум 10-кратное). Ищите микросколы, неравномерный износ или следы пригорания, которые указывают на внутренние повреждения.
• Измерение диаметра- С помощью калибра или микрометра "годен/не годен" или микрометр убедитесь, что пуансон по-прежнему находится в пределах допуска. Совокупное перешлифование может незначительно уменьшить эффективный диаметр, если шлифовальная установка не является идеально прямоугольной.
• Проверка длины- Измерьте общую длину и сравните ее с исходными характеристиками за вычетом документированной истории заточки. Длина определяет высоту закрытия и влияет на синхронизацию в прогрессивных штампах, где пуансоны и другие компоненты взаимодействуют в точных положениях.
• Чистота поверхности- Поверхность и лицевая сторона должны быть гладкими, без задиров и следов налипания. Грубые поверхности способствуют истиранию и вытягиванию слизней.
• Состояние головы- Проверьте, нет ли грибовидных образований, трещин или деформации от повторяющихся ударов по опорной пластине.

Замените пуансон, если имеет место любое из этих условий: накопившаяся шлифовка израсходовала всю длину фаски, сколы выходят за пределы непосредственной краевой зоны в корпус пуансона, диаметр выходит за пределы диапазона допуска для спецификации отверстия или повреждение головки препятствует правильной посадке в фиксаторе. Не пытайтесь спасти пограничный инструмент «еще несколькими нажатиями». Неисправный пуансон, сломавший матрицу, требует гораздо больше времени простоя и сопутствующего ущерба, чем плановая замена.

Практика хранения и обращения

Время, которое штамп проводит вне штампа, имеет большее значение, чем думает большинство магазинов. Упавший пуансон почти наверняка повредит режущую кромку, даже если вмятина не видна невооруженным глазом. Небрежное хранение, при котором инструменты соприкасаются друг с другом, приводит к образованию зазубрин на кромках, которые приводят к сколам под нагрузкой.

Храните пробойники в индивидуальных защитных тубусах с пеной, ватой или воском.чтобы сохранить точность-шлифованных кромок. Никогда не храните режущие концы там, где вес инструмента приходится на самую острую часть. Пометьте каждую трубку или паз, указав идентификационный номер пуансона, текущий диаметр и количество переточек, чтобы любой, кто достает инструмент из инвентаря, точно знал, с чем он работает.

Для мастерских, имеющих полный набор штампов различных размеров и геометрий, организованное хранение — это не ведение домашнего хозяйства. Это гарантия качества. Пуансон с неправильной маркировкой, установленный не на той станции, создает проблемы с зазором, погрешности размеров и потенциальное повреждение штампа при первом ударе. Подключите свою систему хранения к простому журналу, в котором отслеживается каждый инструмент: от нового, до каждой переточки и до выхода из эксплуатации.

Техническое обслуживание обеспечивает работоспособность отдельных пуансонов. Но более широкий вопрос: выбор правильной комбинации типа пуансона, материала, геометрии и покрытия для конкретного применения — это то, что определяет, измеряются ли ваши интервалы технического обслуживания десятками тысяч ударов или сотнями тысяч.

Выбор подходящего пуансона для вашей штамповки по металлу

Каждый раздел этой статьи указывает на один и тот же вывод: эффективность удара не контролируется одной переменной. Марка стали имеет значение, но не изолированно от геометрии. Покрытия продлевают срок службы, но только не в том случае, если зазор неправильный. Техническое обслуживание сохраняет качество, но только не в том случае, если первоначальный дизайн плохо соответствовал заготовке. Настоящим решением проблемы преждевременного износа является систематический процесс отбора, который последовательно учитывает все эти факторы вместе, прежде чем первый удар попадет на штамповый пресс.

Переменные решения для выбора пуансона

При выборе нового пуансона или устранении неисправностей неэффективного пуансона проработайте эти переменные по порядку. Каждый шаг сужает поле и основывается на предыдущем решении:

1. Определите тип операции.Пуансон режущий (прокалывание, вырубка, надрез) или формовочный (сгибание, волочение, чеканка)? Операции резки требуют острых кромок и износостойкой-стали. При формовке приоритет отдается прочности и чистоте поверхности.
2. Охарактеризуйте материал и толщину заготовки.Мягкий алюминий толщиной 0,5 мм и мартенситная сталь 1400 МПа толщиной 1,5 мм предъявляют совершенно разные требования к инструменту для штамповки металла. Прочность и абразивность материала определяют минимальную марку стали, а также то, является ли покрытие обязательным или необязательным.
3. Определить необходимый зазор.Используйте рекомендации по конкретным материалам-из предыдущих разделов в качестве отправной точки. Учитывайте допуск детали, желаемое качество кромки и жесткость пресса. Более жесткие допуски на размер отверстия приводят к уменьшению зазоров, но увеличивают нагрузку на инструмент.
4. Выберите марку материала пуансона.Сначала соблюдайте требования к прочности, а затем добавляйте износостойкость. D2 для общих работ, S7 для ударных работ, марки PM для абразивных или высокопрочных-листов. Пусть заготовка диктует сталь, а не только бюджет.
5. Выбирайте геометрию и стиль точки в зависимости от требований к усилию и качеству.Плоская-грань для симметрии-критических отверстий. Одинарная-срезная или крышная-верхняя часть для-ограниченного усилия прессов или материалов-высокой прочности. Установите длину фаски и обратный конус в зависимости от толщины материала и потребностей в удержании пробки.
6. Оцените покрытие на основе ожидаемого вида отказа.Если основным риском является раздражение, выберите TiCN или AlCrN. Если преобладает абразивный износ, TiN или TiAlN. Если ни один из видов отказа не является доминирующим, приемлемым базовым уровнем является TiN общего-назначения 4–5 микрометров.

Эта последовательность работает независимо от того, задаете ли вы стандартный пуансон по каталогу для простой матрицы пресса или разрабатываете специальный пуансон для сложного прогрессивного инструмента. Логика остается прежней. Что меняется, так это сложность каждого ответа.

Работа со специалистами по изготовлению штамповочных штампов по индивидуальному заказу

Стандартные пуансоны по каталогу позволяют выполнять большую часть производственных работ. Но когда геометрия становится сложной, допуски становятся ниже стандартных диапазонов или материалы обрабатываемых деталей выходят на территорию более высоких-прочных пределов, готовые--инструменты достигают предела своих возможностей. Именно здесь необходимы специалисты по изготовлению штампов для штамповки металла.

Что отличает опытного партнера по инструментам от поставщика запчастей? Ищите эти возможности:

• Экспертиза-уровня системы- Возможность проектировать не только пуансон, но и всю конструкцию штампа: зазоры, поток материала, усилия зачистки и контроль заусенцев как единую систему.
• Полная поддержка жизненного цикла- Сопровождение от первоначального проектирования до оптимизации производства и рекомендаций по техническому обслуживанию, а не просто поставка готового компонента.
• Знание материалов и процессов- Опыт работы с конкретными материалами заготовок и объемами производства на вашем предприятии, включая специальные решения для высечки пуансонов для не-стандартных профилей.

Для инженеров, которые ознакомились с техническим содержанием этой статьи и нуждаются в партнере для реализации:ЙИЧЕНпредлагает индивидуальные решения для штамповки, охватывающие конструкцию пуансона, конструкцию штампа, оптимизацию зазора и поток материала. Их инженерный-первый подход ориентирован на всю систему, а не на отдельные компоненты, и это именно тот подход, к которому стремится эта статья.

Ключевое различие между производителями пуансонов и штампов, которые добиваются результатов, и теми, кто просто выполняет заказы, заключается в том, рассматривают ли они пуансон как отдельную деталь или как один элемент системы, которая должна работать вместе. Лучшие партнеры проверят ваши предположения, проверят ваш выбор зазора и порекомендуют комбинации стали и покрытия на основе своих полевых данных из аналогичных применений.

Собираем все вместе

Если есть один принцип, который связывает каждый раздел этой статьи, то он таков:

Производительность удара – это системный результат. Материал, геометрия, зазор, покрытие, состояние пресса и методы технического обслуживания постоянно взаимодействуют. Оптимизация одной переменной при игнорировании других приводит в лучшем случае к уменьшению отдачи, а в худшем — к ускорению неудач. Реальное решение проблемы преждевременного износа – это не одна замена. Это приводит всю систему в порядок.

Независимо от того, используете ли вы простой штамповый пресс с одной-станцией или прогрессивный инструмент с 30 станциями, физика не меняется. Пуансон входит в материал, начинается разрушение, и все, что вы указали перед процессом, определяет, приведет ли это разрушение к чистой детали или к проблеме с качеством. Систематически работайте с переменными, сотрудничайте со специалистами, когда этого требует приложение, и рассматривайте обслуживание пуансона как функцию качества, а не как реакцию на поломку. Именно так пуансоны для штамповки перестают изнашиваться слишком быстро и начинают обеспечивать срок службы инструмента, который действительно необходим вашему производственному графику.

Часто задаваемые вопросы о штампах для штамповки

1. Что является причиной преждевременного износа пуансонов для штамповки?

Преждевременный износ пуансона обычно возникает из-за множества взаимодействующих факторов, а не из-за одной причины. Наиболее распространенными причинами являются неправильный зазор между пуансоном-и-матрицей (особенно слишком малый), несоответствие инструментальной стали материалу заготовки, неправильная термообработка, в результате которой остается хрупкий остаточный аустенит, несоосность пресса, вызывающая неравномерную нагрузку, и слишком долгое ожидание между циклами заточки. Решение проблемы износа пуансона требует подхода на уровне системы-, при котором одновременно оценивается выбор материала, геометрия, зазор, покрытие и состояние пресса. Специалисты по изготовлению штампов по индивидуальному заказу, такие как YICHEN, могут помочь инженерам оптимизировать эти переменные как интегрированную систему, а не рассматривать каждую из них по отдельности.

2. Как выбрать правильный зазор для пуансона и штампа?

Выбор зазора зависит, прежде всего, от материала и толщины заготовки. Начните со следующих-рекомендаций по каждой стороне: мягкая сталь – 5-8 % толщины материала, нержавеющая сталь – 6–10 %, алюминий – 3–5 %, медь и латунь – 3–6 % и высокопрочные стали – 8–12 %. Это отправные точки, которые необходимо отрегулировать в зависимости от требований к допускам детали, желаемого качества кромки и жесткости пресса. Помните, что клиренс является динамическим под нагрузкой. Прогиб пресса, изношенные планки и смещенные направляющие штифты могут изменить эффективный зазор по сравнению с тем, который был измерен статически, особенно при штамповке марок AHSS с большим тоннажем.

3. Какая инструментальная сталь лучше всего подходит для штамповки штампов?

Не существует одной лучшей стали, поскольку правильный выбор зависит от материала заготовки и типа операции. D2 — это универсальная-рабочая лошадка для штамповки мягкой стали с твердостью 54-61HRC. A2 обеспечивает лучшую прочность при длинных ударах и умеренных ударных нагрузках. S7 справляется с тяжелыми заглушками там, где ударопрочность имеет решающее значение. Быстрорежущая сталь M2-подходит для операций с высокой-скоростью, генерирующих тепло от трения. CPM-10V и другие марки порошковой металлургии обеспечивают исключительную износостойкость для абразивных и современных высокопрочных сталей. Ключевой принцип заключается в том, чтобы сначала удовлетворить требования к прочности, а затем повысить износостойкость за счет покрытий или обработки поверхности.

4. Как часто следует затачивать пуансоны для штампов?

Повторно заточите, когда режущие кромки изнашиваются до радиуса 0,01-дюйма (0,25 мм), что обычно проявляется как первое измеримое увеличение высоты заусенцев на штампованных деталях. Не ждите видимых повреждений или катастрофического отказа. Во время заточки удаляйте только 0,001–0,002 дюйма за один проход с обильным использованием СОЖ, чтобы предотвратить тепловое повреждение. Перед заменой пуансон, обслуживаемый в хорошем состоянии, можно перетачивать 15–20 раз. Отслеживайте совокупное удаление материала и убирайте пуансон, как только общий объем измельчения превысит расчетную длину фаски, поскольку после этой точки он больше не сможет должным образом удерживать заготовки.

5. Действительно ли PVD-покрытия продлевают срок службы пуансонов в штампах?

Да, но только тогда, когда базовые основы инструментов верны. Покрытия PVD, такие как TiN, TiCN, AlCrN и TiAlN, уменьшают трение, препятствуют захвату материала и замедляют абразивный износ. Задокументированные случаи показывают улучшение от 10 000 до 250 000 деталей с оптимизированными покрытиями. Однако покрытия умножают хорошие решения, а не компенсируют плохие. Если зазор неправильный, выравнивание нарушено или стальная основа неподходящая, покрытия обеспечивают лишь временное облегчение. Выбирайте покрытия в зависимости от преобладающего вида разрушения: TiCN или AlCrN для истирания, TiN или TiAlN для абразивного износа и полированный TiN для налипания мягкого-материала.