Rozdział pierwszy: Czym jest matryca do tłoczenia metalu?

Tłoczenie metalu to proces formowania na zimno, który rozpoczyna się od paska metalu, znanego jako półfabrykat lub stal narzędziowa. Poprzez użycie jednego lub wielu stempli, ta metoda tnie i kształtuje metal, aby uzyskać pożądany kształt arkusza lub profilu. Siła przyłożona do półfabrykatu zmienia jego geometrię, indukując naprężenie, które sprawia, że ​​obrabiany przedmiot nadaje się do gięcia lub kształtowania w skomplikowane formy. Części tłoczone wytwarzane tą metodą mogą znacznie różnić się rozmiarem, od wyjątkowo małych do ekstremalnie dużych, w zależności od konkretnego zastosowania.

Średnica tłoczenia metalu, zwana również tłoczeniem, obejmuje różne techniki, takie jak dziurkowanie, wykrawanie, przebijanie, wybijanie monet i kilka innych operacji. Precyzja w projektowaniu jest niezbędna, aby zapewnić, że każdy stempel osiągnie optymalną jakość.

Matryce używane w tłoczeniu matrycowym to specjalistyczne narzędzia dostosowane do produkcji konkretnych projektów, od prostych przedmiotów codziennego użytku po skomplikowane komponenty komputerowe. Mogą być zaprojektowane do operacji jednofunkcyjnych lub jako część sekwencyjnej serii funkcji wykonywanych etapami. Istnieją cztery rodzaje matryc do tłoczenia metali: matryce jednopunktowe, matryce progresywne, matryce złożone i matryce transferowe.

Rozpoczynając projektowanie matrycy tłoczącej, zwróć uwagę na stal i materiały, takie jak poniżej:

Jeżeli materiał do tłoczenia jest bardzo twardy, np. stal nierdzewna, matryca do tłoczenia powinna być wykonana ze stali o dobrej odporności na zużycie, np. Cr12MoV.

1.2 W przypadku materiałów miękkich,takie jak aluminium, wymagania dotyczące odporności na zużycie matrycy tłoczącej są nieco niższe, ale należy wziąć pod uwagę lepkość materiału, aby uniknąć przywierania materiału do matrycy. Można wybrać stal matrycową o dobrych właściwościach antyadhezyjnych.

W przypadku matryc, które podczas pracy są narażone na duże obciążenia udarowe, np. matryce do tłoczenia dużych pokryw samochodowych, materiał musi charakteryzować się dużą wytrzymałością, dlatego można wybierać stale takie, jak SKD11.

Jeżeli środowisko pracy matrycy jest narażone na korozję, np. pracuje się w wilgotnym środowisku, należy wybrać stal matrycową odporną na korozję, np. stal nierdzewną.

W przypadku małych partii można odpowiednio obniżyć wymagania dotyczące wydajności materiału matrycy i wybrać tańsze materiały, takie jak stal 45, a także przeprowadzić odpowiednią obróbkę cieplną w celu poprawy wydajności.

W przypadku dużych partii należy wybrać stal matrycową o wysokiej wydajności, wysokiej odporności na zużycie i długiej żywotności. Materiały takie jak węglik spiekany można stosować do matryc tłoczących do produkcji masowej.

Formy o wysokiej precyzji wymagają niewielkich odkształceń materiału, np. stali CrWMn, która charakteryzuje się niewielkimi odkształceniami podczas hartowania i nadaje się do produkcji precyzyjnych form tłoczących.

W oparciu o założenie spełnienia wymagań wydajnościowych kompleksowo rozważa się cenę stali na formy, koszt przetwarzania itp. Na przykład niektóre nowe stale na formy mają dobrą wydajność, ale wysokie ceny, a koszty i korzyści muszą zostać rozważone.

Pojedyncza matryca lub forma stempla składa się z formy wklęsłej i formy stempla lub wielu form wklęsłych i wielu form stempla. Każdy stempel wykonuje tylko jednokrotne formowanie otworu lub jednego kształtu, ponieważ jego struktura i funkcja są stałe i zaprojektowane dla określonego procesu. Metal Wytwarzany i nie może być stosowany w innych procesach. Zwykle jest przeznaczony do produkcji na małą lub średnią skalę, szczególnie w sytuacjach, w których pozycja lub kształt stempla muszą być często zmieniane. Można go elastycznie regulować i wymieniać w trakcie procesu produkcyjnego, a koszt pojedynczej matrycy stempla jest niski. Nadaje się do produkcji małych partii tłoczenia metalu przy stosunkowo prostych procesach.

Najpierw umieść metalową płytę, która ma zostać wybita, w obszarze roboczym pojedynczego stempla. Przedmiot obrabiany jest często zaciskany, aby zapewnić stabilność podczas procesu tłoczenia. Stempel pojedynczego stempla opada, wywierając siłę uderzenia na metalowy przedmiot obrabiany. Uformuj pożądany otwór lub kształt. Po zakończeniu uderzenia stempel zostanie podniesiony z przedmiotu obrabianego, aby przygotować się do następnego tłoczenia. Następnie ręcznie usuń przedmiot obrabiany i powtórz powyższą operację.

2.1 Szybsza produkcja – Możliwość wykonania wielu cięć przy użyciu kilku matryc.

2.2 Pozycjonowanie półfabrykatu – Ładowanie i ponowne pozycjonowanie półfabrykatu jest łatwe. Można go obracać, odwracać i przesuwać z niewielkim wysiłkiem.

2.3 Geometrie złożone – Tworzy złożone geometrie bez konieczności specjalnych obliczeń i korekt.

2.4 Obsługa matryc – matryce są lżejsze i tańsze w obsłudze.

2.5 Narzędzia – narzędzia są mniejsze i łatwiej dostępne.

Progresywna matryca, nazywana również ciągłą matrycą lub formą, jest matrycą do tłoczenia na zimno, która wykorzystuje paski surowców do tłoczenia w jednym ruchu tłoczenia i wykorzystuje kilka różnych stacji do jednoczesnego wykonywania wielu procesów tłoczenia na zestawie form. Każdy proces tłoczenia formy jest ukończony. Po tym, jak pas materiału przesuwa się w ustalonej odległości, części wykrawające są stopniowo formowane w ciągłej formie. Ciągłe formowanie jest metodą procesową z procesami skoncentrowanymi, łatwo jest wykonać przycinanie, nacinanie, rowkowanie, dziurkowanie, odkształcanie plastyczne, wykrawanie. Ten proces jest ukończony na formie.

Wykrojnik Progressive może wykonać wiele procesów w jednym podaniu. Poniżej przedstawiono typowy przepływ pracy wykrojnika Progressive:

(1) Płyta lub pasek metalowy jest podawany do matrycy postępowej w formie rolki. System podawania prowadzi materiał metalowy, aby zapewnić jego dokładne pozycjonowanie w formie.

(2) System wprowadza pasek metalu do formy, system zaciskowy zapewnia stabilność paska metalu podczas całego procesu tłoczenia, a system prowadzący zapewnia dokładne ustawienie paska metalu.

(3) Pierwszy proces tłoczenia: W pierwszym procesie matrycy postępowej pasek metalu przechodzi przez pierwszy stempel i matrycę, aby zakończyć pierwszy proces tłoczenia, który może obejmować dziurkowanie, cięcie lub formowanie kształtu itp.

(4) Taśma metalowa prowadzi obrabiany przedmiot, który zakończył pierwszy proces, do miejsca, w którym rozpocznie się kolejny proces, poprzez ruchomy układ.

(5) Drugi proces tłoczenia: W drugim procesie pasek metalu przechodzi przez kolejny zestaw stempli i matryc ponownie, aby zakończyć drugi proces. Ten proces jest powtarzany w całej formie, przy czym każda operacja jest wykonywana na ciągłym pasku metalu.

(6) Kontynuuj, aż przedmiot obrabiany przejdzie wszystkie zaprojektowane procesy.

(7) Rozładunek: Po zakończeniu wszystkich procesów przedmiot obrabiany jest rozładowywany z formy w celu przeprowadzenia następnej operacji, takiej jak montaż lub dalsza obróbka.

3.1 Matryce progresywne idealnie nadają się do produkcji prostych i średnio złożonych części o powtarzalnych kształtach i jednolitych cechach.

3.2 Są niezwykle wydajne w ciągłym podawaniu materiału i wymagają minimalnej ingerencji operatora.

3.3 Matryce progresywne doskonale nadają się do długich serii produkcyjnych wymagających spójnej konstrukcji części.

3.4 Każda stacja w matrycy jest odpowiedzialna za wykonywanie określonej operacji, takiej jak cięcie, gięcie, dziurkowanie lub formowanie, w miarę przesuwania się taśmy.

Złożona matryca to matryca tłocząca, która jednocześnie kończy zarówno proces wewnętrznego otworu, jak i zewnętrznego kształtu na tej samej stacji matrycy (może wykonywać wiele operacji tłoczenia jednocześnie w jednym ruchu). Wiele procesów może zostać ukończonych w jednym tłoczeniu, w tym wiele dziurkowanych otworów lub kształtowanie kształtów. Konstrukcja wieloprocesowa łączy w pewnym stopniu zalety pojedynczych matryc wykrojnikowych i matryc progresywnych.

Matryce złożone są stosowane w wielu operacjach tłoczenia metalu. Gdy część tłoczona metalem wymaga wytłoczenia więcej niż jednej cechy, a operacje te można wykonywać niezależnie od siebie, można użyć matrycy złożonej. Matryce złożone zapewnią wiele cech tłoczenia metalu przy każdym uderzeniu prasy. Ponadto matryce złożone zapewniają doskonałą płaskość części.

4.1 Wydajność - matryce złożone wycinają skomplikowane części jednym ruchem, eliminując potrzebę stosowania wielu matryc.

4.2 Opłacalność - Tłoczenie matrycowe pozwala na szybką produkcję części, oszczędzając czas i pieniądze.

4.3 Prędkość — dzięki tłoczeniu na matrycach złożonych możliwe jest wyprodukowanie części w ciągu kilku sekund, a w ciągu godziny można wyprodukować ponad 1000 części.

4.4 Powtarzalność — użycie pojedynczego stempla w tłoczeniu złożonym gwarantuje, że każda część ma takie same wymiary i konfigurację.

Umieść surowce do przetworzenia w wyznaczonym miejscu za pomocą urządzeń automatycznych lub ręcznych. Gdy górna forma opada pod działaniem suwaka prasy, forma i rozładowca oraz stempel dziurkujący w górnej formie najpierw stykają się z taśmą i nadal wywierają nacisk, a następnie zewnętrzne krawędzie stempla i wklęsłej formy działają na formę i stempel, uderzenia i zagłębienia. Wewnętrzny otwór formy jest jednocześnie zaślepiany i dziurkowany, aby oddzielić część od taśmy.

Surowce formowane są bezpośrednio po wytłoczeniu w formie kompozytowej.

Tłoczenie matrycą transferową jest podobne do tłoczenia progresywnego, ale części są przenoszone z jednej stacji do drugiej za pomocą mechanicznego systemu transferowego. Stosowane głównie, gdy części muszą zostać usunięte z taśmy, aby umożliwić wykonanie operacji w stanie swobodnym. Forma transferowa może być pojedynczą formą lub wieloma formami lub maszynami ustawionymi w rzędzie, aby utworzyć linię produkcyjną. Zazwyczaj stosowane do produkcji bardziej złożonych części, gdzie każde stanowisko robocze może wykonywać różne operacje, takie jak wykrawanie, gięcie, rozciąganie i inne.

5.1 Matryce transferowe nadają się do obróbki skomplikowanych części wymagających wielu operacji i precyzyjnego pozycjonowania.

5.2 Są w stanie produkować skomplikowane części z zachowaniem ścisłych tolerancji.

5.3 Matryce transferowe są często używane w produkcjach wielkoseryjnych ze względu na ich wydajność i możliwość automatyzacji.

5.4 Przedmiot obrabiany przemieszcza się pomiędzy stanowiskami, a każde stanowisko może wykonywać operacje takie jak cięcie, gięcie, dziurkowanie lub wybijanie monet.

tłoczenie matrycą transferową wykorzystuje urządzenie transmisyjne do przenoszenia przedmiotu obrabianego. Po wytłoczeniu każdej stacji przedmiot obrabiany jest przesuwany mechanicznie lub ręcznie do następnej stacji w celu obróbki stemplem. Systemy tłoczenia matrycą transferową mogą składać się z wielu pojedynczych odrębnych matryc lub serii matryc.

Do tłoczenia surowców powszechnie stosuje się stal, aluminium, miedź, stal nierdzewną i mosiądz.

6.1 Pojedyncza matryca jest prosta i elastyczna, ale jej prędkość jest niska.

6.2 Dzięki technologii tłoczenia progresywnego możliwe jest szybkie, ekonomiczne i powtarzalne wytwarzanie części o złożonej geometrii.

6.3 Tłoczenie metodą tłoczenia kompozytowego odbywa się w jednym etapie, dlatego nadaje się do produkcji części o stosunkowo prostej konstrukcji.

6.4 Matryca transferowa nadaje się do sytuacji, w których konieczne jest wykonanie wielu procesów w jednym cyklu.

Konserwacja

Usuń wióry metalowe, zanieczyszczenia i pozostałości smaru z matrycy po każdym użyciu lub w regularnych odstępach czasu. Użyj szczotek, dmuchaw powietrza lub rozpuszczalników czyszczących (odpowiednich do materiału matrycy), aby utrzymać powierzchnię matrycy w czystości. Na przykład w przypadku operacji tłoczenia dużej ilości części samochodowych matryca może wymagać codziennego czyszczenia.

Regularnie stosuj odpowiedni smar, aby zmniejszyć tarcie między ruchomymi częściami matrycy. Wysokiej jakości oleje lub smary do tłoczenia mogą zapobiegać zużyciu i przegrzaniu. Częstotliwość smarowania zależy od prędkości tłoczenia i obciążenia; w przypadku umiarkowanie używanej matrycy smarowanie może być potrzebne raz w tygodniu.

Rutynowo sprawdzaj, czy nie ma oznak zużycia, takich jak ślady zużycia na stemplach i matrycach, pęknięcia lub odkształcenia. Stosuj kontrolę wizualną, szkła powiększające lub nieniszczące metody testowania, takie jak inspekcja magnetyczno-proszkowa. Na przykład sprawdzaj krawędzie tnące matryc wykrawających pod kątem oznak stępienia co kilka tysięcy cykli tłoczenia.

Ostrzenie lub wymiana stempli i matryc

Jeśli krawędzie tnące stempli i matryc stępią się, można je naostrzyć, aby przywrócić ich zdolność cięcia. W przypadkach, gdy zużycie jest poważne, konieczna jest wymiana zużytych elementów. Na przykład stempel używany do przebijania otworów może wymagać naostrzenia po określonej liczbie użyć, aby zachować czyste krawędzie otworów.

W przypadku małych pęknięć lub uszkodzonych obszarów na korpusie matrycy spawanie może być realną opcją naprawy. Jednak kluczowe jest użycie procesu spawania i materiału wypełniającego odpowiedniego do materiału matrycy, aby mieć pewność, że naprawiany obszar ma podobne właściwości do oryginalnego materiału. Po spawaniu naprawiana część zazwyczaj wymaga obróbki cieplnej i obróbki mechanicznej w celu przywrócenia jej kształtu i wymiarów.

Jeśli elementy matrycy ulegną rozregulowaniu z powodu wibracji lub uderzeń podczas tłoczenia, należy wyregulować wyrównanie. Może to obejmować podkładanie podkładek lub stosowanie mechanizmów precyzyjnej regulacji w celu ponownego wyrównania stempli i matryc. Na przykład w przypadku matrycy do tłoczenia progresywnego rozregulowanie może prowadzić do niedokładnego formowania części, a ponowne wyrównanie stacji może naprawić ten problem.

Matryca do tłoczenia metalu to specjalistyczne narzędzie używane w procesie produkcyjnym. Jest przeznaczona do cięcia, kształtowania lub formowania arkuszy metalu w określone pożądane kształty i komponenty.

- Zwykle składa się z wielu części, takich jak zestaw matryc (w tym górna i dolna połowa matrycy), stemple i wnęki. Stemple służą do wywierania siły w celu odkształcenia lub przecięcia metalu.

- Istnieją cztery rodzaje matryc do tłoczenia, w zależności od operacji, jakie wykonują: matryce do wycinania kształtów z większych arkuszy, matryce do dziurkowania, służące do tworzenia otworów, oraz matryce do gięcia, służące do składania metalu.

- Matryce wykonane są z materiałów takich jak stal narzędziowa, która wytrzymuje wysokie ciśnienie i powtarzające się uderzenia podczas procesu tłoczenia.

- Precyzja w projektowaniu i produkcji jest kluczowa, ponieważ decyduje o dokładności i jakości tłoczonych części. Muszą być one odpowiednio konserwowane, aby zapewnić stałą wydajność i długą żywotność w warunkach produkcji przemysłowej, gdzie odgrywają kluczową rolę w wydajnej masowej produkcji elementów metalowych.