От закупки до производства: почему растут затраты на износ и техническое обслуживание штампов для вашего станка холодной штамповки?

I. Точность оборудования и износ деталей $\rightarrow$ Эксцентричность и дополнительное воздействие

Причины: Недостаточная точность сборки на заводе; появление люфта в результате длительной эксплуатации из-за износа направляющих, держателей матриц и монтажных отверстий.

1. Точность скольжения по направляющей

• Механизм: Износ направляющих линей и износостойких пластин приводит к чрезмерный боковой зазор (стандартное значение обычно составляет 0,02–0,06 мм). В процессе штамповки суппорт колеблется в поперечном или вертикальном направлении, что приводит к смещению траектории пуансона и рассогласованию его оси с осью основной матрицы (потеря соосности), в результате чего эксцентрическая нагрузка.
• Влияние на матрицы:
  1. Неравномерная нагрузка на пуансон приводит к быстрому сколу кромок или неравномерному износу с одной стороны;
  2. Главный вход в матрицу подвергается одностороннему сжатию, что вызывает локальную концентрацию напряжений в сердечнике матрицы, приводящую сначала к образованию микротрещин, а в конечном итоге — к продольному расколу;
  3. Эксцентричное формирование заготовки и наклонное сжатие заготовки ещё больше усиливают локальные нагрузки на матрицу.
• Признаки на производстве: Повреждения постоянно возникают на одной и той же стороне матрицы; на изделиях наблюдаются неравномерные вмятины или колебания толщины; один и тот же комплект матриц служит значительно дольше, если его переставить на станок, находящийся в лучшем состоянии.
• Устранение неисправностей: Измерьте боковой зазор суппорта с помощью щупа; вручную поверните станок и с помощью индикатора часового типа проверьте радиальное биение пуансона.

2. Износ отверстий в держателе матрицы и втулке пуансона

• Механизм: Монтажные отверстия в держателе штампа расширяются в результате длительной вибрации и износа, что приводит к появлению зазора при установке втулок штампа (втулок пуансона или основных втулок штампа); это вызывает небольшое смещение или вибрацию штампа в момент удара.
• Влияние на матрицы: Чередующиеся ударные нагрузки подвергают матрицу повторяющимся вибрационным нагрузкам; между сердечником вставки и втулкой матрицы возникает износ от трения, в результате чего сердечник становится подверженным усталостному растрескиванию.

Примечание: Даже если пресс-форма установлена и выровнена идеально, все равно возникнет эксцентричность, если монтажное отверстие станка износилось и стало слишком большим.

3. Ослабленные крепежные детали машины

• Механизм: В результате длительной вибрации винты фиксации основания пресс-формы и винты позиционирования станции ослабляются, что приводит к смещению системы координат станции.
• Влияние на плесень: В многопозиционных прессах положение перемещения захвата смещается, в результате чего заготовка поступает на следующую станцию под углом; это приводит к нецентровому удару и поломке пресс-формы.

Формы, изготовленные из цементированного карбида или быстрорежущей стали, обладают высокой прочностью на сжатие, но низкой стойкостью к боковым смещенным нагрузкам; даже незначительное осевое смещение может сократить срок службы формы более чем наполовину.

II. Синхронизация (имеет решающее значение для многопозиционных холодных голов) $\rightarrow$ “Застревание” (заклинивание), неправильная подача, ударная перегрузка

Схема синхронизации проста для одно- или двухтактных машин; однако, Ошибки синхронизации в многопозиционных станках являются “тихим убийцей” — они, возможно, не приведут к немедленному разрушению пресс-формы, но вызывают частые внутренние повреждения.

1. Сдвиг синхронизации перемещения захвата

• Механизм: Износ кулачка или сдвиг фазы приводит к тому, что пуансон опускается до того, как захват точно доставит заготовку в центр станции.
• Последствия для плесени: Нецентральная штамповка заготовки $\rightarrow$ Нецентрированная загрузка приводит к поломке пуансона или основной матрицы; заготовка застревает в захвате, что приводит к двойному удару (наслоению).

2. Неправильное время выброса

• Механизм: Выталкивание происходит слишком рано (заготовка выталкивается до завершения формовки) или слишком поздно (заготовка не полностью выталкивается из полости, что приводит к сбою захвата захватом и оставляет заготовку внутри полости).
• Последствия для плесени: “Затухание” (заклинивание). При следующем ходе пуансон ударяет по заготовке, оставшейся в полости.

Ключевой момент: Незначительный “застрев” (когда пуансон застревает в заготовке) может и не привести к немедленному разрушению пресс-формы, но он вызывает появление невидимых микротрещин в сердечнике пресс-формы. Если производство продолжается, эти микротрещины распространяются, что приводит к растрескиванию и выходу пресс-формы из строя уже после выпуска всего нескольких тысяч деталей. Многие заводы ошибочно приписывают это явление низкому качеству пресс-формы.

3. Несоосность последовательности резания

• Механизм: Движение режущего лезвия не синхронизировано с подачей материала, что приводит к нестабильной резке; в результате возникают скошенные торцы, заусенцы и колебания длины заготовки.
• Последствия для плесени: Заготовки с заусенцами попадают в полость матрицы, царапая рабочие поверхности пресс-формы; колебания объёма заготовок приводят к неравномерной нагрузке, что иногда вызывает перегрузки при ковке.

4. Неисправности, связанные с датчиками и синхронизацией сигналов

• Механизм: Вибрация вызывает задержки в сигналах датчиков, что приводит к несогласованности между механическими действиями и электрическими сигналами.
• Последствия для плесени: Периодически возникающие проблемы, такие как пропуск листов, двойная подача или замятие материала, приводящие к остановке машины.

III. Тоннаж (выбор оборудования и фактическая загрузка) $\rightarrow$ Общая перегрузка

1. Недостаточная грузоподъёмность оборудования

• Механизм: Усилие холодной штамповки, необходимое для формовки заготовки, приближается к номинальному усилию станка или превышает его. Станок работает на полной мощности или с перегрузкой при каждом ходе; рама станка подвергается упругой деформации, в результате чего весь узел пресс-формы испытывает давление при формовке, превышающее расчетные пределы.
• Повреждение формы:
  • Напряжение сжатия в пуансонах и основных матрицах превышает допустимые пределы, что ускоряет износ; сердечники пресс-форм (особенно композитные матрицы) подвергаются чрезмерному внутреннему давлению, что делает их подверженными растрескиванию;
  • Интенсивный поток металла и повышенное давление трения значительно увеличивают риск износа и заклинивания штампа.

Машина не всегда останавливается только потому, что у нее возникают трудности с формовкой детали; во многих моделях отсутствует система контроля давления, и они все равно будут продолжать процесс формовки, что приводит к значительным затратам в связи с повреждением пресс-формы.

2. Чрезмерная глубина пробивки (перегрузка на уровне исполнения оборудования)

• Механизм: Ход ползуна установлен слишком большим, в результате чего пуансон входит слишком глубоко и слишком сильно сжимает заготовку; вследствие этого усилие формования значительно превышает технологические требования.
• Повреждения, вызванные плесенью: Пресса поглощает всю избыточную силу удара, что приводит к разрушению пуансона или разрыву основной матрицы.

Практический совет: Настройте параметры так, чтобы изделие было сформовано в полной мере; не увеличивайте силу удара чрезмерно.

3. Недостаточный запас мощности оборудования при смене заготовок

Последствия перегрузки: Общий уровень напряжений в пресс-форме повышается, что увеличивает вероятность износа, сколов и трещин.

IV. Механизм выталкивания (выталкивающие штифты, штоки, втулки, пружины) $\rightarrow$ Подавление сигналов, локализованное воздействие

1. Износ эжекторной втулки и заклинивание из-за металлической пыли

• Механизм: Металлическая пыль попадает в зазор между выталкивателем и втулкой, что приводит к заклиниванию или застреванию выталкивателя; в результате неполного выталкивания заготовка остается внутри основной матрицы.
• Последствия: Заклинивание штампа и повреждение внутренней части сердечника пресс-формы; дно заготовки раздавлено/деформировано, что приводит к резкому скачку давления во время следующего хода.

2. Усталость пружины эжектора и снижение усилие пружины

• Механизм: Длительное и повторяющееся сжатие приводит к снижению усилие пружины, что вызывает недостаточный ход выталкивания и неполное выталкивание заготовки.

На многих заводах заменяют выталкивающие штифты, но не уделяют должного внимания регулярной замене выталкивающих пружин.

3. Неправильная длина выталкивающего штифта

• Штифт слишком короткий: Не удается извлечь деталь;
• Штифт слишком длинный: Под воздействием огромной силы при формовке штифт ломается, оставляя в полости формы осколки, которые разрушают пуансон и основную матрицу.

4. Неправильная регулировка многопозиционных стационарных/подвижных эжекторных конструкций

• Механизм: Момент выталкивания не совпадает с действием захвата по извлечению детали; заготовка выталкивается на неправильную высоту, в результате чего захват не улавливает деталь, а в пресс-форме остаются остатки материала.

Конечным режимом отказа механизма выброса является периодические замятия штампа. “Заклинивание” или застревание матрицы не всегда приводит к ее немедленной утилизации, однако такие явления свидетельствуют о накоплении “внутренних повреждений”, которые значительно сокращают средний срок службы матрицы.

V. Механизм подачи (подающие ролики, направляющие втулки, режущий механизм) $\rightarrow$ Дефектные заготовки, приводящие к косвенному повреждению штампа

1. Износ и проскальзывание подающих роликов

• Механизм: Нестабильная длина заготовки приводит к колебаниям размеров заготовок; некоторые заготовки могут иметь избыточный объем.
• Повреждения матрицы: Чрезмерный объем заготовки приводит к перегрузке на начальном этапе осадки, что вызывает скачок мгновенного усилия формовки; переполнение головки изделия вызывает концентрацию напряжений в углах матрицы, что повышает риск сколов.

2. Неправильный зазор или низкое качество резки (режущая матрица/лезвие)

• Механизм: Износ лезвия или неправильный зазор приводят к появлению скосов на концах, заусенцев или поврежденных кромок на вырезанных заготовках.
• Повреждения матрицы: Заусенцы и металлическая стружка, попадающие в формующую полость, приводят к появлению царапин и абразивному износу; наклонные торцы заготовки вызывают неравномерное распределение усилия и смещение центра нагрузки на первом этапе формовки.

3. Износ направляющей втулки троса

• Механизм: Проволока колеблется или раскачивается во время подачи, что приводит к появлению перекошенных заготовок. Это вызывает нарушение выравнивания на последующих станциях и смещение точки удара по штампу.

Резюме