Typowe problemy i rozwiązania w procesie tłoczenia stali nierdzewnej

Technologia tłoczenia stali nierdzewnej jest szeroko stosowana w produkcji przemysłowej ze względu na zalety wydajnego i precyzyjnego formowania. Jednakże jest podatny na różne problemy z jakością podczas procesu produkcyjnego ze względu na wiele czynników, takich jak charakterystyka materiału, parametry procesu i stan formy. Opanowanie przyczyn i strategii radzenia sobie z tymi powszechnymi problemami jest kluczem do zapewnienia jakości części do tłoczenia metali i poprawy stabilności produkcji. Poniżej znajduje się szczegółowy przegląd typowych problemów, przyczyn i podstawowych rozwiązań w procesach tłoczenia stali nierdzewnej.

Zadrapania powierzchniowe są częstą wadą jakości powierzchni części wytłaczanych ze stali nierdzewnej, a ich podstawową przyczyną jest względny ruch pomiędzy przedmiotem obrabianym a powierzchnią formy. Pod wpływem ciśnienia tłoczenia następuje bezpośrednie tarcie pomiędzy kęsem a lokalną powierzchnią formy. Jednocześnie ciepło odkształcenia powstające podczas procesu odkształcania plastycznego kęsa spowoduje, że kęs i resztki metalu odłożą się na powierzchni formy, czego skutkiem będą rysy i otarcia na powierzchni przedmiotu obrabianego, wpływające na wygląd produktu i późniejszą jego przydatność do użycia.

Pęknięcie przedmiotu obrabianego jest poważnym problemem jakościowym w procesie tłoczenia stali nierdzewnej 304, szczególnie w przypadku tłoczenia austenitycznej stali nierdzewnej. Austenityczna stal nierdzewna ma wysoki wskaźnik hartowania na zimno i podczas odkształcenia plastycznego przechodzi fazę martenzytyczną indukowaną przemianą fazową, która jest krucha i podatna na pękanie. W miarę wzrostu odkształcenia zawartość indukowanego martenzytu również będzie wzrastać synchronicznie, a generowane naprężenia szczątkowe również wzrosną, co jeszcze bardziej zwiększy ryzyko pękania podczas przetwarzania. Z punktu widzenia właściwości blachy, jednorodność struktury blachy i wydajność głębokiego tłoczenia bezpośrednio wpływają na prawdopodobieństwo pęknięcia. Im bardziej jednolita struktura i lepsza zdolność głębokiego tłoczenia blachy, tym mniejsze jest prawdopodobieństwo jej pęknięcia. Ponadto ważnym czynnikiem jest również nierównomierne naprężenie podczas procesu tłoczenia blachy ze stali nierdzewnej: gdy nacisk stempla jest przykładany do płyty ze stali nierdzewnej, opór odkształcenia w kierunku prostopadłym do powierzchni płyty jest najwyższy, a opór odkształcenia w kierunku równoległym do powierzchni płyty jest stosunkowo mały. Gdy opór utrudnia przepływ blachy w obszarze kołnierza, koncentracja naprężeń w obszarze kołnierza jest podatna na odkształcenia, a materiały o niewystarczającym wzmocnieniu na kołnierzu stempla są bardziej podatne na pękanie w tym obszarze. Nie można ignorować czynników związanych z formami, takich jak małe szczeliny między formami, nierówne ustawienie form wypukłych i wklęsłych, niewystarczająca dokładność gniazda formy i prowadzenia formy, co zaostrzy zużycie formy; Długotrwałe, ciągłe tłoczenie tej samej matrycy prowadzi do przegrzania stempla lub w konstrukcji matrycy występuje problem obciążenia mimośrodowego (taki jak siła boczna generowana w procesie wykrawania schodkowego, kąt natarcia i ścinanie, które powoduje przechylenie stempla), co spowoduje poważne zużycie matrycy i ostatecznie doprowadzi do pęknięcia części. Aby rozwiązać ten problem, można poprawić wydajność niestandardowego tłoczenia stali nierdzewnej poprzez optymalizację procesu wyżarzania blachy, wzmacniając płaską orientację odkształceń wewnętrznych ziaren, aby zwiększyć odporność na odkształcenia. Jednocześnie na etapie debugowania formy można dokładnie dostosować rozkład ciśnienia w zależności od stanu formowania części, aby uniknąć lokalnej koncentracji naprężeń i zmniejszyć prawdopodobieństwo pękania.

Odkształcenie odbicia jest nieodłączną cechą materiałów metalowych po tłoczeniu. Stal nierdzewna, ze względu na wyższą twardość, charakteryzuje się większym odbiciem po tłoczeniu metodą tłoczenia w porównaniu ze zwykłymi materiałami metalowymi, co może łatwo prowadzić do odchyleń wielkości produktu. Podstawowe rozwiązanie tego problemu polega na wczesnym przewidywaniu etapu projektowania formy, który wymaga dokładnego oszacowania wielkości odbicia w oparciu o charakterystykę odbicia materiałów ze stali nierdzewnej, ukierunkowanego projektowania struktur odbicia i kompensacji poprzez modelowanie formy w celu zminimalizowania wpływu odkształcenia odbicia na dokładność wymiarową produktu.

Problem podawania formy będzie miał bezpośredni wpływ na wydajność i jakość produktu metodą progresywnego tłoczenia, a jego przyczyny skupiają się głównie w stanie formy i oleju do tłoczenia. Ostrość krawędzi formy, wielkość modułu wejścia i racjonalność szczeliny to podstawowe czynniki formy, które decydują o występowaniu przenoszenia materiału. Pasywacja ostrza, niewłaściwy moduł wejścia lub nieuzasadniona szczelina mogą spowodować, że kęs nie będzie mógł płynnie odłączyć się od formy po wykrojach metalowych do tłoczenia stali, co powoduje przenoszenie materiału. Ponadto, jeśli używany jest-niespecjalistyczny olej do tłoczenia, jest on podatny na utlenianie podczas użytkowania, co powoduje problemy, takie jak żelowanie i zwiększona lepkość, co może również powodować przedostawanie się pleśni i wpływać na ciągłość produkcji.

Racjonalność doboru materiału do form wypukłych i wklęsłych bezpośrednio wpływa na żywotność formy i jakość niestandardowych części do tłoczenia małych blach ze stali nierdzewnej. Stal nierdzewna ma wysoką twardość, a zużycie krawędzi tnącej formy jest stosunkowo większe podczas procesu tłoczenia. Jeżeli materiał formy wypukłej i wklęsłej nie zostanie odpowiednio dobrany, mogą wystąpić problemy takie jak szybkie zużycie i odpryskiwanie krawędzi tnącej, co nie tylko zwiększa koszty utrzymania formy, ale także wpływa na dokładność i konsystencję produktu. Dlatego przy wyborze materiałów na formy wypukłe i wklęsłe konieczne jest dobranie materiałów formy o odpowiedniej odporności na zużycie i wytrzymałości w zależności od konkretnej twardości przetworzonego materiału ze stali nierdzewnej, aby upewnić się, że forma nadaje się do trudnych warunków pracy fabrycznego tłoczenia stali nierdzewnej.