Семь причин преждевременного износа пуансонов у металлургов и решений

Абстрактный

Являясь основным прецизионным компонентом штамповочной станции металлургов, пуансон напрямую определяет точность штамповки, качество обработки и непрерывную производственную стабильность механического оборудования. Преждевременный износ пуансонов является одной из распространенных неисправностей при штамповке листового металла, которая не только увеличивает затраты на техническое обслуживание оборудования и замену деталей, но также приводит к браку продукции штамповки, снижению эффективности производства и задержке общего процесса производства. В данной статье систематически рассматриваются семь основных причин преждевременного износа пуансонов в сценариях промышленной обработки и предлагаются целевые, работоспособные и стандартизированные решения по оптимизации. Он предоставляет эффективную техническую информацию по обслуживанию оборудования предприятия, стандартизации работы и продлению срока службы пуансонов.

1. Неправильный зазор матрицы.

1.1 Механизм неисправности

Зазор пуансона и штампа является основным параметром процесса, который определяет качество штамповки и срок службы инструмента. Он соответствует стандартизированному принципу пропорционального соответствия, основанному на толщине материала заготовки в промышленном производстве, а не на фиксированном значении. Как чрезмерный, так и недостаточный зазор приведет к ненормальному износу пуансона. Недостаточный зазор обеспечивает высокую точность штамповки, но создает сильное экструзионное трение между пуансоном, заготовкой и матрицей, усиливая истирание инструмента и резко сокращая срок службы и даже вызывая заклинивание пуансона и сколы кромок листов средней и толстой толщины. Слишком большой зазор вызывает несбалансированную боковую силу и эксцентрическое ударное трение во время высокочастотной штамповки, что приводит к быстрому износу кромки пуансона и боковой стенки.

1.2 Стандартные решения

• Подберите зазор пуансона и штампа в соответствии с толщиной заготовки, следуя промышленному стандарту 8–12% толщины листа (двусторонний зазор) для обычной штамповки из углеродистой стали и листов средней толщины. Выбор калиброванных, высокоточных пуансонов и штампов для металлообработки гарантирует, что это соотношение адаптируется ко всему спектру технологических требований для комбинированных металлургических предприятий, обеспечивая баланс между точностью штамповки и износостойкостью.

• Организуйте регулярное определение зазора и калибровку с помощью щупа, чтобы исключить отклонение зазора, вызванное вибрацией оборудования и износом пуансона.

• Выполните точную калибровку нового оборудования и инструментов. Используйте щуп для обнаружения пуансона по всему периметру на 360°, чтобы проверить однородность зазора и соосность. Контролируйте общее отклонение соосности в пределах 0,02 мм, эффективно устраняя эксцентричную пробивку и неравномерное истирание при помощи боковых сил. Значение зазора строго соответствует стандарту пропорциональности толщины пластины 8–12%, отказываясь от фиксированных крошечных значений зазора, применимых только к прецизионным штампам для штамповки тонких листов, которые не подходят для сценариев штамповки средних и толстых листов комбинированными металлургами.

2. Чрезмерная прочность материала и толщина пластины.

2.1 Механизм неисправности

Пуансон имеет фиксированную номинальную нагрузку и производительность обработки. При обработке высокопрочных материалов, таких как нержавеющая сталь и высокопрочная легированная сталь, или заготовок, толщина листов которых превышает стандартную для оборудования, пуансон выдерживает сверхпредельные ударные нагрузки и экструзионную нагрузку. Чрезмерная твердость материала и толщина пластины нарушат баланс подшипника долота пуансона, что приведет к быстрому усталостному износу и повреждению кромки пуансона.

2.2 Стандартные решения

• Перед обработкой проверьте технические характеристики заготовок, чтобы убедиться, что толщина и прочность обрабатываемых материалов находятся в пределах номинального диапазона обработки комбинированного станка.

• Для сверхтолстых и высокопрочных заготовок, склонных к сколам и разрушению, отдавайте приоритет ударной вязкости и ударопрочности, а не простому износоустойчивости. Выбирайте высокопроизводительную порошковую металлургическую сталь (например, PM23) или штамповую сталь DC53 с отличными свойствами против сколов и усталости. Соответствующим образом увеличьте радиус скругления кромки пуансона, чтобы рассеять мгновенное ударное напряжение и избежать хрупкого разрушения кончика пуансона при экстремальной нагрузке.

• Целенаправленно регулируйте зазор штампа в соответствии с твердостью материала, чтобы сформировать дифференцированные промышленные стандарты: поддерживайте двусторонний зазор 8–12% для обычных листов из углеродистой стали; соответствующим образом увеличьте зазор до 14–17% двустороннего зазора для материалов высокой твердости, таких как нержавеющая сталь и высокопрочная легированная сталь, что эффективно снижает трение при штамповке и экструзии, ударную нагрузку и риск сколов кромок.

3. Недостаточная и нестандартная смазка.

3.1 Механизм неисправности

Операция штамповки относится к высокочастотной обработке трением и ударом. Достаточное количество смазки может эффективно снизить коэффициент трения между пуансоном и заготовкой, снизить тепловыделение при обработке и избежать высокотемпературного окислительного износа. Длительное недостаточное смазывание или неправильный подбор смазки приведет к повышенному контактному трению, быстрому повышению температуры кромки пуансона, ускоренному абразивному и тепловому износу инструмента. Сильное сухое трение при штамповке листов высокой твердости и средней толщины приведет к дальнейшему истиранию и заеданию поверхности пуансона, что приведет к необратимому повреждению инструмента.

3.2 Стандартные решения

Разработайте стандартизированные процедуры смазки и внедрите комплексное техническое обслуживание смазки до и после каждой производственной смены.

Выберите специальную промышленную смазку для штамповки с противозадирными присадками (EP), которая специально разработана для условий работы при штамповке толстых листов и материалов высокой твердости. Равномерно покройте ключевые рабочие детали, такие как кромка пуансона и боковая стенка, чтобы сформировать стабильную, устойчивую к высоким температурам смазочную пленку, которая изолирует прямое трение металла о металл.

Откажитесь от жесткой смазки с одним фиксированным циклом, чтобы избежать сухого трения и высокотемпературного спекания на средней и поздней стадии непрерывной работы. Используйте классифицированные промышленные стандартизированные режимы смазки: разверните систему микрораспыления минимального количества смазки (MQL) для автоматической/полуавтоматической высокочастотной штамповки для реализации непрерывной количественной смазки. При ручной штамповке обычных пластин из углеродистой стали пополняйте смазку и восстанавливайте защитную масляную пленку каждые 30–50 последовательных циклов штамповки; для материалов высокой твердости, таких как нержавеющая сталь и легированная сталь, сократите цикл смазки до каждых 10–20 циклов, полностью исключив истирание сухим трением и нарушение спекания инструмента.

4. Неисправность и неисправность съемной пластины.

4.1 Механизм неисправности

Съемная пластина является основным вспомогательным компонентом, отвечающим за позиционирование заготовки перед прессованием и автоматическое зачистку при возврате пуансона. Коробление, неровная нижняя поверхность или плохая параллельность съемной пластины приведут к неравномерной силе предварительного прижатия к заготовке перед тем, как пуансон начнет двигаться вниз, что приведет к наклону и деформации листового материала. Наклоненная заготовка напрямую нарушает вертикальность штамповки вниз, вызывая явную эксцентричную боковую силу и одностороннее трение пуансона во время процесса резки. Это аномальное напряжение не только вызывает сильный износ боковых стенок во время штамповки, но также создает постоянную эксцентричную растягивающую силу на последующем этапе возврата пуансона и зачистки, что еще больше вызывает отклонение пуансона, усталостное повреждение и даже разрушение.

4.2 Стандартные решения

Регулярно проверяйте плоскостность и параллельность съемника, чтобы исключить структурную деформацию и отклонения при установке.

Отрегулируйте положение установки съемной пластины так, чтобы во время работы она всегда была параллельна обрабатываемой детали.

Сильно деформированные и вышедшие из строя съемные пластины следует незамедлительно заменять, чтобы избежать постоянного износа пуансона, вызванного неисправностью компонентов.

5. Необоснованный выбор материала пуансона.

5.1 Механизм неисправности

Различные заготовки и сценарии обработки предъявляют разные требования к твердости, ударной вязкости и ударопрочности пуансонов. Несоответствующие марки материала пуансона приведут к снижению производительности пуансона и преждевременному износу в реальных условиях работы. Низколегированная инструментальная сталь, такая как 9CrSi, имеет плохую прокаливаемость, недостаточную ударную вязкость и большую деформацию при термообработке и применима только для низкочастотной и малонагруженной ручной обработки инструмента, которая больше не подходит для высокочастотных и ударных условий работы промышленных комбинированных металлургов. Разумный выбор материала должен основываться на толщине пластины, твердости материала и производственной партии, чтобы избежать поломки инструмента.

5.2 Стандартные решения

Обычные листы из тонкой и средней углеродистой стали (низкая нагрузка, стабильная штамповка): выберите штамповую сталь Cr12MoV или SKD11, обладающую стабильной твердостью, небольшой деформацией при термообработке и хорошей универсальной износостойкостью.

Пластины из нержавеющей стали и пластины средней толщины с большими ударными нагрузками: используйте высокопроизводительную штамповую сталь DC53 с выдающимися характеристиками защиты от сколов и ударной вязкостью, подходящую для сценариев высокочастотной штамповки и высоких нагрузок, к которым обычные стали для холодной обработки не могут адаптироваться.

Массовое производство в больших объемах и сверхвысокие износостойкие условия работы: выберите сталь порошковой металлургии (например, PM23 / AISI M3:2, CPM 3V), чтобы добиться длительного стабильного срока службы и сократить частую замену инструмента.

Оптимизируйте конструкцию пуансона, уменьшите концентрацию локальных напряжений в насадке инструмента и улучшите общую усталостную устойчивость.

6. Неквалифицированный процесс термообработки.

6.1 Механизм неисправности

Термическая обработка определяет внутреннюю металлографическую структуру и комплексные механические свойства пуансона. Нестандартный процесс термообработки приведет к неквалифицированной твердости пуансона, недостаточной прочности и неровной внутренней структуре. Пуансоны, прошедшие неквалифицированную термическую обработку, склонны к абразивному износу, разрушению кромок и усталостным повреждениям при высокочастотных операциях штамповки, что приводит к преждевременному выходу из строя из-за износа.

6.2 Стандартные решения

Для приобретения пуансонов сотрудничайте с официальными поставщиками, имеющими стандартизированную систему контроля качества термообработки.

Требовать от поставщиков предоставления официальных протоколов испытаний на твердость и квалификационных сертификатов термообработки серийной продукции.

Провести строгий входной выборочный контроль качества твердости кромки пуансона с четкими количественными стандартами для обеспечения соответствия требованиям промышленной обработки: штампы из стали SKD11 и DC53 должны поддерживать твердость 58–62 HRC; Пуансоны из стали порошковой металлургии ПМ23 должны достигать твердости 60–62 HRC. Пуансоны с чрезмерной твердостью (хрупкие и легко скалываемые) или недостаточной твердостью (мягкие и легко изнашиваемые) должны быть полностью отвергнуты, чтобы исключить скрытую опасность преждевременного выхода из строя.

7. Нестандартное ручное управление.

7.1 Механизм неисправности

Работа без заготовки вызывает значительные структурные напряжения. Без сопротивления материала система сталкивается с сильными инерционными силами и ударами, вызывающими структурную усталость и ускоряющим износ инструмента.

7.2 Стандартные решения

• Внедряйте стандартизированные операции обработки, строго запрещайте перегрузку производства и никогда не пробивайте заготовки, толщина которых превышает номинальную.

• Полностью запретите штамповку без нагрузки без заготовок, чтобы исключить сильный инерционный удар по компонентам гидравлического возврата и предотвратить системную вибрацию, которая нарушает точность центровки.

• Калибруйте положение штамповки в реальном времени, чтобы обеспечить равномерный зазор между пуансоном и стенкой отверстия матрицы и избежать эксцентрикового износа.

• Стандартизируйте послеоперационное управление и своевременно отключайте оборудование, когда оператор покидает машину, чтобы исключить недопустимый эксплуатационный износ.

Заключение

Преждевременный износ комбинированных штамповочных штампов в основном вызван наложением параметров оборудования, материалов заготовок, вспомогательных деталей, характеристик пуансонов, технологии технологического процесса и ручного управления. Путем стандартизации подбора зазора штампа, оптимизации выбора материала и процесса смазки с заданными параметрами, устранения неисправностей вспомогательных компонентов, строгого контроля качества термообработки с помощью количественных стандартов твердости и стандартизации рабочих характеристик можно эффективно продлить срок службы пуансонов, снизить затраты на техническое обслуживание оборудования предприятия, а также значительно улучшить стабильность и эффективность штамповочного производства.