فصل اول: قالب مهر زنی فلزی چیست؟

قالب مهرزنی فلزی یک فرآیند شکل‌دهی سرد است که با یک نوار فلزی، که به عنوان ورق خام یا فولاد ابزار شناخته می‌شود، آغاز می‌شود. این روش با استفاده از یک یا چند قالب، فلز را برش داده و شکل می‌دهد تا به شکل دلخواه ورق یا پروفیل برسد. نیروی اعمال شده به ورق خام، هندسه آن را تغییر می‌دهد و تنشی ایجاد می‌کند که قطعه کار را برای خم شدن یا شکل دادن به اشکال پیچیده مناسب می‌کند. قطعات مهرزنی شده که از طریق این روش تولید می‌شوند، بسته به کاربرد خاص، می‌توانند از نظر اندازه بسیار متفاوت باشند، از بسیار کوچک تا بسیار بزرگ.

یک قالب فلزی که به آن پرس نیز گفته می‌شود، شامل تکنیک‌های مختلفی مانند پانچ، سوراخ کردن، سوراخ کردن، سکه زدن و چندین عملیات دیگر است. دقت در طراحی برای اطمینان از دستیابی به کیفیت مطلوب هر پانچ ضروری است.

قالب‌های مورد استفاده در قالب‌گیری، ابزارهای تخصصی هستند که برای تولید طرح‌های خاص، از اقلام ساده روزمره گرفته تا اجزای پیچیده کامپیوتر، طراحی شده‌اند. آن‌ها می‌توانند برای عملیات تک‌منظوره یا به عنوان بخشی از یک سری متوالی از توابع که به صورت مرحله‌ای انجام می‌شوند، طراحی شوند. چهار نوع قالب قالب‌گیری فلزی وجود دارد: قالب‌های تک‌پانچ، قالب‌های پیش‌رونده، قالب‌های مرکب و قالب‌های انتقالی.

هنگام شروع طراحی قالب مهر زنی، به فولاد و مواد زیر توجه کنید:

اگر ماده‌ی مورد استفاده برای قالب‌گیری سختی بالایی مانند فولاد ضد زنگ داشته باشد، قالب قالب‌گیری باید از فولادی با مقاومت سایشی خوب مانند Cr12MoV استفاده کند.

۱.۲ برای مواد نرم، مانند آلومینیوم، مقاومت سایشی قالب پرس کمی کمتر است، اما چسبندگی ماده باید در نظر گرفته شود تا از چسبیدن ماده به قالب جلوگیری شود. می‌توانید فولادی با خواص ضد چسبندگی خوب انتخاب کنید.

برای قالب‌هایی که در حین کار تحت بارهای ضربه‌ای زیادی قرار می‌گیرند، مانند قالب‌های پرس برای پوشش‌های بزرگ خودرو، ماده باید چقرمگی بالایی داشته باشد و می‌توان فولادهایی مانند SKD11 را انتخاب کرد.

اگر محیط کاری قالب خطرات خوردگی دارد، مانند کار در محیط مرطوب، باید فولادی برای قالب انتخاب کنید که در برابر خوردگی مقاوم باشد، مانند فولاد ضد زنگ.

برای دسته‌های کوچک، می‌توان الزامات عملکرد مواد قالب را به طور مناسب کاهش داد و مواد ارزان‌تری مانند فولاد ۴۵ را انتخاب کرد و عملیات حرارتی مناسبی را برای بهبود عملکرد انجام داد.

برای دسته‌های بزرگ، باید فولاد قالبی با کارایی بالا، مقاومت در برابر سایش بالا و طول عمر بالا انتخاب کنید. موادی مانند کاربید سمانته می‌توانند برای قالب‌های پرس برای تولید انبوه استفاده شوند.

قالب‌های با دقت بالا نیاز به تغییر شکل کوچک مواد دارند، مانند فولاد CrWMn که تغییر شکل کوئنچ کمی دارد و برای ساخت قالب‌های مهرزنی با دقت بالا مناسب است.

با فرض برآورده کردن الزامات عملکرد، قیمت فولاد قالب، هزینه پردازش و غیره به طور جامع در نظر گرفته می‌شوند. به عنوان مثال، برخی از فولادهای قالب جدید عملکرد خوبی دارند اما قیمت بالایی دارند و هزینه و سود باید سنجیده شود.

یک قالب یا سنبه تکی از یک قالب مقعر و یک قالب سنبه یا چندین قالب مقعر و چندین قالب سنبه تشکیل شده است. هر سنبه فقط یک بار شکل‌دهی سوراخ سنبه یا یک شکل را انجام می‌دهد زیرا ساختار و عملکرد آن ثابت و برای یک فرآیند خاص طراحی شده است. این قالب با فلز ساخته می‌شود و نمی‌توان آن را برای فرآیندهای دیگر به کار برد. معمولاً برای تولید در مقیاس کوچک یا متوسط، به ویژه برای موقعیت‌هایی که موقعیت یا شکل سنبه نیاز به تغییر مکرر دارد، مناسب است. می‌توان آن را به صورت انعطاف‌پذیر تنظیم و در طول فرآیند تولید تعویض کرد و هزینه قالب سنبه تکی کم است. این قالب برای تولید دسته‌های کوچک مهرزنی فلزی با فرآیندهای نسبتاً ساده مناسب است.

ابتدا، صفحه فلزی مورد نظر برای پانچ شدن را در ناحیه کاری قالب تک پانچ قرار دهید. قطعه کار اغلب برای اطمینان از پایداری در طول فرآیند پرسکاری، محکم بسته می‌شود. پانچ قالب تک پانچ پایین می‌آید و نیروی ضربه‌ای را بر روی قطعه کار فلزی اعمال می‌کند. سوراخ یا شکل مورد نظر را ایجاد کنید. پس از اتمام ضربه، پانچ از قطعه کار برداشته می‌شود تا برای پرسکاری بعدی آماده شود. سپس قطعه کار را به صورت دستی بردارید و عملیات فوق را تکرار کنید.

۲.۱ تولید سریع‌تر - برش‌های چندگانه را می‌توان از چندین قالب انجام داد.

۲.۲ قرار دادن قطعه خام – بارگیری و تغییر موقعیت قطعه خام آسان است. می‌توان آن را با کمی تلاش چرخاند، برگرداند و جابجا کرد.

۲.۳ هندسه‌های پیچیده – هندسه‌های پیچیده را بدون نیاز به محاسبات یا تنظیمات خاص تولید می‌کند.

۲.۴ جابجایی قالب‌ها – قالب‌ها سبک‌تر و جابجایی آنها ارزان‌تر است.

۲.۵ ابزارآلات – ابزارآلات کوچک‌تر و به راحتی در دسترس هستند.

قالب پیش‌رونده، که به آن قالب یا قالب پیوسته نیز گفته می‌شود، یک قالب پرس سرد است که از مواد اولیه پرس نواری شکل در یک ضربه پرس استفاده می‌کند و از چندین ایستگاه مختلف برای تکمیل چندین فرآیند پرس همزمان روی مجموعه‌ای از قالب‌ها استفاده می‌کند. هر فرآیند پرس قالب تکمیل می‌شود. پس از آن، تسمه مواد با فاصله ثابت حرکت می‌کند و قطعات قالب‌گیری به تدریج در قالب پیوسته شکل می‌گیرند. شکل‌دهی پیوسته یک روش فرآیند با فرآیندهای متمرکز است که به راحتی می‌توان برش، برش، شیار، پانچ، تغییر شکل پلاستیک و قالب‌گیری را انجام داد. این فرآیند روی یک قالب تکمیل می‌شود.

قالب پیش‌رونده می‌تواند چندین فرآیند را در یک تغذیه انجام دهد. روند کاری معمول یک قالب پیش‌رونده به شرح زیر است:

(1) صفحه یا نوار فلزی به شکل قرقره به داخل قالب پیش‌رونده تغذیه می‌شود. سیستم تغذیه، ماده فلزی را هدایت می‌کند تا از قرارگیری دقیق آن در قالب اطمینان حاصل شود.

(2) سیستم، نوار فلزی را به داخل قالب هدایت می‌کند، سیستم گیره تضمین می‌کند که نوار فلزی در کل فرآیند قالب‌گیری پایدار بماند و سیستم هدایت تضمین می‌کند که نوار فلزی به طور دقیق در جای خود قرار گیرد.

(3) اولین فرآیند مهر زنی: در اولین فرآیند قالب پیش رونده، نوار فلزی از اولین پانچ و قالب عبور می‌کند تا اولین فرآیند مهر زنی را که ممکن است پانچ، برش یا شکل دهی و غیره باشد، تکمیل کند.

(4) تسمه فلزی، قطعه کاری را که فرآیند اول را تکمیل کرده است، از طریق سیستم متحرک به محل فرآیند بعدی هدایت می‌کند.

(5) مهرزنی فرآیند دوم: در فرآیند دوم، نوار فلزی از میان مجموعه‌ای دیگر از پانچ‌ها عبور می‌کند و دوباره قالب می‌گیرد تا فرآیند دوم تکمیل شود. این فرآیند در سراسر قالب تکرار می‌شود و هر عملیات روی یک نوار پیوسته از فلز تکمیل می‌شود.

(6) ادامه دهید تا قطعه کار تمام فرآیندهای طراحی شده را پشت سر بگذارد.

(7) تخلیه: پس از اتمام تمام فرآیندها، قطعه کار برای عملیات بعدی مانند مونتاژ یا پردازش بعدی از قالب تخلیه می‌شود.

۳.۱ قالب‌های پیش‌رونده برای تولید قطعات ساده تا نسبتاً پیچیده با اشکال تکراری و ویژگی‌های یکنواخت ایده‌آل هستند.

۳.۲ آنها برای تغذیه مداوم مواد بسیار کارآمد هستند و به حداقل مداخله اپراتور نیاز دارند.

۳.۳ قالب‌های پیش‌رونده برای تیراژهای تولید طولانی با طراحی قطعه ثابت مناسب هستند.

۳.۴ هر ایستگاه در قالب، مسئول انجام یک عملیات خاص، مانند برش، خم کردن، پانچ یا شکل‌دهی، همزمان با پیشروی ورق است.

قالب مرکب، یک قالب پرس است که همزمان فرآیندهای سوراخ داخلی و شکل‌دهی بیرونی را در همان ایستگاه قالب انجام می‌دهد (می‌تواند چندین عملیات پرس را همزمان در یک ضربه انجام دهد). چندین فرآیند را می‌توان در یک پرس انجام داد، از جمله چندین سوراخ پانچ یا شکل‌دهی اشکال. طراحی چند فرآیندی مزایای قالب‌های پانچ تکی و قالب‌های پیش‌رونده را تا حدودی با هم ترکیب می‌کند.

قالب‌های مرکب در بسیاری از عملیات‌های پرس‌کاری فلزات کاربرد دارند. هنگامی که قطعه پرس‌کاری فلزات نیاز به بیش از یک ویژگی برای پرس‌کاری دارد و این عملیات می‌توانند مستقل از یکدیگر انجام شوند، می‌توان از قالب مرکب استفاده کرد. قالب‌های مرکب با هر ضربه پرس، چندین ویژگی پرس‌کاری فلزات را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، قالب‌های مرکب، صافی عالی قطعه را فراهم می‌کنند.

۴.۱ کارایی - قالب‌های مرکب قطعات پیچیده را در یک ضربه برش می‌دهند و از نیاز به قالب‌های چندگانه جلوگیری می‌کنند.

۴.۲ مقرون به صرفه بودن - قالب‌های مرکب، قطعات را به سرعت تولید می‌کنند و در زمان و هزینه صرفه‌جویی می‌کنند.

۴.۳ سرعت - قالب‌های مرکب، قطعات را در عرض چند ثانیه تولید می‌کنند و می‌توانند بیش از ۱۰۰۰ قطعه را در یک ساعت تولید کنند.

۴.۴ تکرارپذیری - استفاده از یک قالب در قالب‌های مرکب، تضمین می‌کند که هر قطعه ابعاد و پیکربندی یکسانی داشته باشد.

مواد اولیه مورد نیاز برای پردازش را از طریق دستگاه‌های اتوماتیک یا دستی در موقعیت تعیین شده قرار دهید. هنگامی که قالب بالایی تحت عمل کشویی پرس پایین می‌آید، قالب و تخلیه کننده و پانچ پانچ در قالب بالایی ابتدا با نوار تماس پیدا می‌کنند و به فشار دادن ادامه می‌دهند و سپس لبه‌های بیرونی پانچ و قالب مقعر روی قالب عمل می‌کنند و پانچ پانچ و برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌ها را ایجاد می‌کنند. سوراخ داخلی قالب به طور همزمان خالی و پانچ می‌شود تا قطعه از نوار جدا شود.

مواد اولیه پس از قالب‌گیری توسط قالب کامپوزیت، مستقیماً شکل می‌گیرند.

قالب‌گیری انتقالی شبیه به قالب‌های پیش‌رونده است، اما قطعات از طریق یک سیستم انتقال مکانیکی از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر منتقل می‌شوند. عمدتاً زمانی استفاده می‌شود که قطعات باید از نوار جدا شوند تا عملیات در حالت آزاد انجام شود. قالب انتقالی می‌تواند یک قالب واحد یا چندین قالب یا ماشین باشد که در یک ردیف قرار گرفته‌اند تا یک خط تولید تشکیل دهند. معمولاً برای تولید قطعات پیچیده‌تر استفاده می‌شود، که در آن هر ایستگاه کاری می‌تواند عملیات مختلفی مانند پانچ، خم کردن، کشش و موارد دیگر را انجام دهد.

۵.۱ قالب‌های انتقال برای قطعات پیچیده‌ای که نیاز به عملیات متعدد و موقعیت‌یابی دقیق دارند، مناسب هستند.

۵.۲ آنها قادر به تولید قطعات پیچیده با تلرانس‌های دقیق هستند.

۵.۳ قالب‌های انتقالی به دلیل کارایی و قابلیت‌های اتوماسیون خود، اغلب در تولیدات با حجم بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۵.۴ قطعه کار بین ایستگاه‌ها حرکت می‌کند و هر ایستگاه ممکن است عملیاتی مانند برش، خم‌کاری، پانچ یا سکه‌زنی انجام دهد.

مهرزنی با قالب انتقالی از یک دستگاه انتقال برای انتقال قطعه کار استفاده می‌کند. پس از مهر زدن هر ایستگاه، قطعه کار به صورت مکانیکی یا دستی به ایستگاه بعدی برای پردازش مهر زنی منتقل می‌شود. سیستم‌های مهرزنی با قالب انتقالی می‌توانند از چندین قالب مجزا یا مجموعه‌ای از قالب‌ها تشکیل شوند.

به طور کلی، فولاد، آلومینیوم، مس، فولاد ضد زنگ و برنج معمولاً در پرس کردن مواد اولیه استفاده می‌شوند.

۶.۱ قالب تک پانچ ساده و انعطاف‌پذیر است، اما سرعت آن کم است.

۶.۲ قالب‌سازی پیش‌رونده می‌تواند قطعات با هندسه‌های پیچیده را به سرعت، با هزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه و با تکرارپذیری بالا تولید کند.

۶.۳ قالب‌گیری کامپوزیت در یک مرحله انجام می‌شود، بنابراین برای قطعاتی با ساختارهای نسبتاً ساده مناسب است.

۶.۴ قالب انتقال برای موقعیت‌هایی مناسب است که در آن‌ها چندین فرآیند باید در یک ضربه تکمیل شوند.

تعمیر و نگهداری

پس از هر بار استفاده یا در فواصل منظم، تراشه‌های فلزی، خرده‌ها و بقایای روان‌کننده را از روی قالب پاک کنید. از برس، دمنده هوا یا حلال‌های تمیزکننده (مناسب برای جنس قالب) برای تمیز نگه داشتن سطح قالب استفاده کنید. به عنوان مثال، در عملیات پرس‌کاری قطعات خودرو با حجم بالا، ممکن است قالب نیاز به تمیز کردن روزانه داشته باشد.

برای کاهش اصطکاک بین قطعات متحرک قالب، مرتباً از روان‌کننده مناسب استفاده کنید. روغن‌ها یا گریس‌های مخصوص قالب‌گیری با کیفیت بالا می‌توانند از سایش و گرمای بیش از حد جلوگیری کنند. دفعات روانکاری به سرعت و بار قالب‌گیری بستگی دارد؛ برای یک قالب با استفاده متوسط، ممکن است هفته‌ای یک بار به روانکاری نیاز باشد.

به طور مرتب علائم سایش، مانند علائم سایش روی سنبه‌ها و قالب‌ها، ترک‌ها یا تغییر شکل را بررسی کنید. از بازرسی چشمی، ذره‌بین یا روش‌های آزمایش غیرمخرب مانند بازرسی ذرات مغناطیسی استفاده کنید. به عنوان مثال، لبه‌های برش قالب‌های قالب‌گیری را از نظر علائم کندی هر چند هزار چرخه پرسکاری بررسی کنید.

تیز کردن یا تعویض پانچ‌ها و قالب‌ها

اگر لبه‌های برش پانچ‌ها و قالب‌ها کند شوند، می‌توان آنها را تیز کرد تا قابلیت برش خود را بازیابند. در مواردی که سایش شدید است، تعویض اجزای فرسوده ضروری است. به عنوان مثال، پانچی که برای سوراخ‌کاری استفاده می‌شود، ممکن است پس از تعداد مشخصی استفاده نیاز به تیز کردن داشته باشد تا لبه‌های سوراخ تمیز باقی بمانند.

برای ترک‌های کوچک یا نواحی آسیب‌دیده روی بدنه قالب، جوشکاری می‌تواند یک گزینه تعمیر مناسب باشد. با این حال، استفاده از یک فرآیند جوشکاری و ماده پرکننده مناسب برای جنس قالب بسیار مهم است تا اطمینان حاصل شود که ناحیه تعمیر شده دارای خواصی مشابه ماده اصلی است. پس از جوشکاری، قطعه تعمیر شده معمولاً برای بازیابی شکل و ابعاد خود نیاز به عملیات حرارتی و ماشینکاری دارد.

اگر اجزای قالب به دلیل لرزش یا ضربه در حین پرسکاری از تراز خارج شوند، ترازبندی باید تنظیم شود. این می‌تواند شامل شیم کردن یا استفاده از مکانیسم‌های تنظیم دقیق برای تنظیم مجدد پانچ‌ها و قالب‌ها باشد. به عنوان مثال، در یک قالب پرسکاری پیش‌رونده، تراز نبودن می‌تواند منجر به تشکیل نادرست قطعه شود و تنظیم مجدد ایستگاه‌ها می‌تواند این مشکل را اصلاح کند.

قالب مهرزنی فلزی ابزاری تخصصی است که در فرآیند تولید مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قالب برای برش، شکل‌دهی یا فرم‌دهی ورق‌های فلزی به اشکال و اجزای مورد نظر طراحی شده است.

- معمولاً از چندین قسمت مانند مجموعه قالب (شامل نیمه‌های بالایی و پایینی قالب)، سنبه‌ها و حفره‌ها تشکیل شده است. از سنبه‌ها برای اعمال نیرو جهت تغییر شکل یا برش فلز استفاده می‌شود.

- بر اساس عملیاتی که انجام می‌دهند، 4 نوع قالب مهرزنی وجود دارد، مانند قالب‌های سوراخ‌کن برای برش اشکال از یک ورق بزرگتر، قالب‌های سوراخ‌کاری برای ایجاد سوراخ و قالب‌های خم‌کاری برای تا کردن فلز.

- قالب‌ها از موادی مانند فولاد ابزار ساخته می‌شوند که می‌توانند در برابر فشارهای بالا و ضربات مکرر در طول فرآیند پرسکاری مقاومت کنند.

- دقت در طراحی و ساخت بسیار مهم است زیرا دقت و کیفیت قطعات پرس شده را تعیین می‌کند. برای اطمینان از عملکرد مداوم و عمر طولانی در محیط‌های تولید صنعتی که نقش کلیدی در تولید انبوه قطعات فلزی با راندمان بالا دارند، باید به درستی نگهداری شوند.