قالبهای کشش

[spow 44,195]

پوشش‌های نیتریدکرومیم بر روی ابزار فرم‌دهی ،‌قالب‌ و ابزارهای برشی

 

در این مقاله به بررسی مزایا و منافع استفاده از پوشش‌های جدید CrN بر روی ابزارهای فرم‌دهی ، قالب‌های کشش و لبه ابزارهای برشی پرداخته خواهد شد. این پوشش نسبت به سایر پوشش‌ها دوام و عمر مفید بیشتری داشته و افزایش دمای ابزار در حین کار را به حداقل ممکن می‌رساند و از پیچیدگی و تغییر شکل ابزار نیز جلوگیری نموده و نسبت به دیگر روش‌های پوشش‌دهی و اثرات و عوارض جانبی ناشی از بوهای نامطبوع آن مزیت داشته و فاقد آن می‌باشد. در ادامه به دو مورد از گواهی و تصدیق کاربران این ابزارها خواهیم پرداخت.

این ابزارها نسبته به نوع مشابه از لحاظ فاصله زمانی جهت تعمیر ، بازسازی و تیز کردن مجدد ، زمان را دو برابر می‌نمایند یعنی دوام و پایداری فرم ابزار دو برابر می‌گردد. این مزایا حتماً شما را متقاعد خواهد کرد که همه قالب‌های خود را به این پوشش مجهز گردانید.

حال ببینیم در شرکت Beckett Gas در این خصوص چه تغییراتی رخ داده است. این شرکت از ورق‌های فولادی دارای روکش آلومینیوم جهت ساخت مشعل‌های گازی به روش استمپینگ استفاده می‌نماید. طبق گزارشات این شرکت از بزرگترین تأمین‌کنندگان مشعل گازی برای آبگرمکن‌ها و کورها می‌باشد که سالیانه حدود 30 میلیون قطعه در سال با استفاده از هفت پرس چند مرحله‌ای از 100 تن تا 600 تن و سی‌ پرس تک‌ایستگاهی تولدی می‌نماید. تقریباً برخی از قالب‌های مرحله سالیانه حدود چهار میلیون قطعه تولید می‌کنند.

 

برای شکل‌دهی شیت‌های نورد سرد شده و مجهز به روکش آلومینیوم که خیلی از آنها ضخامت‌شان 035/0 اینچ می‌باشد ،‌ ما را بر آن داشت که به تحقیق و بررسی در خصوص انتخاب فولادهای ابزار و روکش‌های مربوطه ، بپردازیم. پوشش آلومینیوم بر روی ورق‌های فلزی تمایل به ایجاد ساییدگی در قالب را افزایش می‌دهد. در گذشته شرکت Beckett برای ابزارهای خود از فولاد D2 استفاده می‌نموده است که اغلب برای قالب مشعل‌های ساده به کار می‌برده است که پس از هر 60 تا 80 هزار قطعه‌ای که با آن می‌زدند ، آن را بازسازی و تیز می‌نمودند. سپس شرکت تصمیم گرفت از فولادهای ابزار تولید شده به روش متالوژی پودر (PM) استفاده نماید. این تغییر و استفاده از این فولاد‌ها عمر ابزارها و در نتیجه فاصله زمانی تیز کردن و بازسازی ابزار و قالب‌ها را دو برابر نمود. ایجاد یک پوشش چند لایه‌ای از جنس TiCN بر روی فولادهای ابزارهای ساخته شده به روش متالوژی پودر (PM) ، نیز عمر ابزار را 50% دیگر افزایش داده و این امکان را فراهم می‌کند تا بتوان بدون تعمیر و بازسازی و تیز کردن ابزار تا تعداد 200000 تا 220000 را فرم‌دهی کرد که در حالت قبل که ابزار از PM ولیکن بدون پوشش بود تعداد 60 تا 80 هزار قطعه بوده یعنی حدود 5/2 برابر بیشتر قطعه تولید شده است.

آقای Roth می‌گوید : ما این نوع پوشش را حدود 4 سال است که با موفقیت به کار برده‌ایم و این نوع پوشش به روش رسوب‌دهی فیزیکی بخار صورت گرفته است (PVD) و پس از آن پوشش جدیدی به همان روش از جنس نیتریدکرومیوم معروف به ST3 بر روی ابزارهای فرم‌دهی و برش مورد استفاده در قالب‌های inshot ، را به کار گرفتیم.مزیت این پوشش جدید این بود که عمر قالب و ابزار را نسبت به پوشش قبلی 25% دیگر افزایش داد. همچنین این پوشش باعث می‌شود با توجه به اینکه تعداد قطعات تولیدی و یا به عبارتی ضربات فرم‌دهی افزایش می‌یابد ،‌ میزان پیچیدگی قالب و ابزار نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافته که تقریباً می‌توان از آن چشم‌پوشی نمود. فرآیند پوشش‌دهی در دمای 925 درجه فارنهایت صورت گرفته بنابراین هیچ‌گونه تغییر شکل و پیچیدگی نیز در ابزار پدیدار نخواهد شد.

در تحقیقات اخیر از این نوع قالب‌های مجهز به پوشش‌های ST3 جهت فرم‌دهی کششی فولادی روکش‌دار آلومینیوم با ضخامت 035/0 اینچ و عمق 4/3 اینچ و شعاع گوشه‌ها در حد 030/0 اینچ ،‌ استفاده موفقیت‌آمیزی شده است. به گفته‌ی آقای Roth ، پوشش آلومینیوم بر روی ورق‌های فولادی باعث تپش ابزار به سمت بالا می‌شود. فرآیند پوشش‌دهی نفوذی به روش داغ بر روی ابزارهای فرم از آسیب‌دیدگی گوشه‌های ابزار در اثر سایش ناشی از پوشش آلومینیوم موجود در روی مواد خام ، جلوگیری نموده و می‌توان تا حدود 400000 قطعه را به راحتی و بدون هیچ مسئله خاصی تولید نمود. حال به این نکته رسیده‌ایم که پوشش‌های جدید (CrN) این امکان را فراهم می‌کند که تعداد قطعات را بدون نیاز به تعمیر و بازسازی به 600000 قطعه برسانیم. اولین قالب‌های ( به ویژه inshot dies) که مجهز به این نوع پوشش شده‌اند در سال 2002 مورد استفاده قرار گرفته‌اند و حالا تصمیم گرفته‌ایم کلیه قالب‌ها و ابزارهای فرم‌دهی و ابزارهای برشی خود را به این نوع پوشش مجهز نماییم. در آوریل 2003 شرکت تصمیم به تولید اهرم سوپاپ ( چکشک) به صورت پروتوتایپ ( نمونه اولیه) با استفاده از قالب‌های فرم‌دهی ، گرفت. جنس این قطعه فولاد کار سرد شده از جنس و نوع 1008 و با ضخامت 118/0 تا 121/0 اینچ می‌باشد. در این کار متوجه شدیم که حتی تا 100 قطعه نیز که تولید می‌شود بایستی قالب مجدداً پولیش و با پوشش‌های TiN و TiCN پوشش‌دهی شود ، و گرنه قالب دچار فرسایش و حتی ترک‌خوردگی می‌شد. پس از نمونه‌سازی جهت تولید انبوه ، اولین خط تولید این قطعه در ماه مه 2003 شروع به کار نمود ولیکن در این کار مسئله اصلی سایش ابزار و قالب بود. سرانجام پس از استفاده از پوشش CrN ، عملیات ساخت چکشک با موفقیت انجام گردید. قبل از پوشش‌دهی قالب را به خوبی پولیش دادیم. ابعاد قالب به طور متوسط 6 × 3 × 3 اینچ می‌باشد. ارتفاع پانچ به طور میانگین 5 اینچ و به عرض 1 و طول 3 می‌باشد. نکته جالب‌تر اینکه با استفاده از این پوشش نیاز به مصرف روانکار نیز به میزان 25% کاهش یافت و این در حالی بود که هیچ‌گونه تأثیر منفی در کیفیت کار و یا افزایش میزان سایش ابزار نیز رخ نداد. پس از حصول فواید فوق بر روی فولادهای ابزار DC53 نیز این نوع پوشش به کار گرفته شد که نتیجه آن افزایش مقاومت قالب و ابزار در برابر سایش و حتی پیچیدگی و تغییر شکل گردید. پانچ‌های مجهزشده به این نوع پوشش از پانچ‌های کاربیدی نیز بهتر عمل کردند. حتی پس از تولید حدود 215000 قطعه نیز با وجود پوشش اخیر بر پانچ‌ها ،‌ هیچ‌گونه خللی در کیفیت صافی سطح قطعات تولیدی پدید نیامد ، در صورتی که وقتی از دو لایه پوشش ( TiCN و TiN ) استفاده می‌کردیم دوام تا سقف 135000 قطعه بیشتر نبود.

[ENG.SAHAND 31,645]

در دنياي كنوني براي توانايي رقابت در توليد قطعه كه در نهايت يك دستگاه و يك ابزار را ايجاد مي‌كند بايستي به ابزار خاص توليد مجهز شد، اين ابزار بايد به موارد زير پاسخ دهند.

1. سرعت بالاي توليد

2. يكنواختي توليد

3. برخورداري از دامنه تغييرات ابعادي يكنواخت (مطابق با نقشه)

4. ضايعات صفر

5. حداقل زمان تعميرات ابزار توليد (قالب)

6. قيمت پايين تمام شده قطعه

جوامعي كه در حال رشد هستند در زمينه توليد قطعه و ساخت ابزار توليد (قالب) معمولاً از روش‌هاي قديمي طراحي و ساخت قالب و توليد قطعه استفاده مي‌كنند. به اين صورت كه در طراحي و ساخت قالب، از قالب‌هاي تك ضرب استفاده مي‏شود، به‌طوري كه در توليد قطعه از چندين دست قالب استفاده مي‌شود. همچنين براي ساخت از فولادهاي معمولي و رايج قالب‌سازي و براي توليد از پرس‌هاي معمولي استفاده مي‌كنند.

اين موارد، باعث افزايش قيمت قطعه مي‌شود، بنابراين بايد به سمت روش‌هاي خاصي براي طراحي و ساخت قالب و توليد قطعه رفت.

در اين پروژه، تحقيقي 10 ساله بر روي 150 عدد قالب فلزي برش و خم پروگرسيو (مرحله‌اي) با تيراژ 4-2 ميليون ضرب و 850 قالب فرم و كشش با تيراژ 1.800.000 و 800.000 ضرب قطعه انجام شده كه مقايسه‌اي بين فولاد تنگستن كاربايد و فولادهاي معمول و رايج در قالب‌سازي انجام شده است. همچنين با تحقيقات خاص علمي و كاربردي نشان داده شده است كه چرا، چگونه و به چه صورت بايستي از فولاد تنگستن كاربايد در ساخت قالب‌هاي فلزي استفاده كرد.

در اين پروژه با محاسباتي كه انجام شده، مشخص مي‌شود كه در صورت استفاده از فولاد تنگستن كاربايد (در عين حال كه نسبت به فولادهاي رايج در قالب‌سازي گرانتر است) چه مقدار هزينه را در نهايت كاهش داده و مي‌توان قيمت تمام شده قطعه را پايين آورد.

نتايج اين پروژه عبارتند از:

1. تدوين دانش فني به علت استفاده از فولاد تنگستن كاربايد به جاي فولادهاي رايج در قالب‌سازي

2. كاهش خروج ارز از كشور براي وارد كردن بيش از حد فولادهاي ابزار سرد كار رايج در قالب‌سازي

3. كاهش هزينه تعميرات قالب، توقف توليد، افزايش تيراژ توليد قطعه در عمر مفيد قالب و در نهايت كاهش هزينه تمام شده قطعه

4. بعلت يكنواختي توليد قطعه، داشتن ظاهري مناسب (از نظر نداشتن خش و اعوجاج و لهيدگي) و قيمت پايين قطعه، قابليت رقابت در بازار جهاني توليد قطعه فراهم مي‌شود.

لازم به ذكر است كه تمامي اطلاعات ثبت شده از نظر آمار ارائه شده و تصاوير قالب‌هايي كه بر روي آنها، عمليات تحقيق انجام شده است به طور مستند وجود دارد و در اين پروژه، چكيده آنها ارائه شده است. در صورت نياز مي‌توان تمامي مستندات را ارائه كرد.

[ENG.SAHAND 31,645]

بررسي فولادهاي رايج در قالب‌سازي

1. فولادهاي ابزار سرد كار 2. فولاد تنگستن كاربايد

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

كاربيد تنگستن به صورت M6C در فولادها وجود دارد كه پايه فلزي كاربايد (M) مي‌تواند شامل يك تا چند عنصر باشد و معمولاً در مورد تنگستن به صورت Fe3W3) C) ايجاد مي‌شود. در نظرسنجي اين تركيب در كاربايدها در حد متوسط بوده و سخت‌ترين كاربايد مربوط به كاربايد واناديم به صورت VC مي‌باشد كه در اين پروژه از اين نوع تنگستن كاربايد براي پايه تحقيقاتي و طراحي استفاده شده است.

عمليات انجام شده در قالب‌ها به دو حالت برش و فرم‌دهي تقسيم مي‌شوند.

در طي 10 سال طراحي و ساخت قالب از سال 73 لغايت 83 بر روي قالب‌هايي كه داراي تيراژ بالايي هستند با استفاده از روش انتخاب مواد، طراحي، ساخت و توليد شده‏‌اند و بر روي اطلاعات به دست آمده از توليد، متالورژي و طراحي، تحليل‌هايي صورت گرفته است كه مي‌تواند راهكارهاي بسيار عالي و مناسب در اختيار طراحان و سازندگان قالب‌هاي فلزي قرار دهد.

روش‌هاي مورد استفاده عبارتند از:

1. استفاده از فولادهاي رايج در صنعت با روش‌هاي متداول عمليات حرارتي

2. استفاده از قطعات استاندارد HSS (تيغچه) و پوشش تنگستن كاربايد

3. استفاده از بلوك‌هاي يكدست و خالص تنگستن كاربايد (كاربايد واناديم)

در قالب‌هاي برش بايد به دو پارامتر اساسي توجه داشت كه عبارتند از: سختي و مقاومت به سايش و خوردگي. در فولادهاي معمولي از قبيل 2080 يا 2436 (فولادهاي ابزار سرد كار) كه داراي كربن و CR بالايي هستند براساس تجربه، آزمايش، آمار و ارقام، معايبي مشاهده شده است.

در عمليات حرارتي به علت نداشتن يك ديواره يكدست و با سختي مناسب و يكنواخت بعد از مدت بسيار كوتاهي كار كردن (با توجه به ضخامت ورق، جنس و فرم برش و سيستم قالب و عملكرد تغذيه نوار) ديواره ابزار برش، شروع به خش افتادن و يا يك نوع جدا شدن مواد از ديواره مي‌كند و با ادامه يافتن اين فرايند، دماي قطعه برش دهنده (سنبه) بالا رفته (با كار گذاشتن حسگرهاي حساس حرارتي در داخل سنبه‌هاي برش كه امكان داشته اين افزايش دما ثبت شده باشد) و در يك دامنه مشخص حرارتي اگر فرايند توليد ادامه يابد، باعث به سختي برش زدن و در نهايت در منطقه‌اي از سنبه برش (به علت ناهمگن بودن قطعه) در ضعيف‌ترين قسمت متالورژيكي كه افزايش دماي بيشتري يافته است عمل شكست سنبه اتفاق مي‌افتد.

در قالب‌هايي كه داراي تيراژ پايين با سرعت بالا و يا تيراژ بالا با سرعت پايين هستند مي‌توان با روش‌هاي مختلفي از قبيل استفاده از روان‌كننده‌ها و سيالات خنك‌كننده، دماي قالب را در منطقه برش پايين آورد و به علت سرعت پايين توليد و يا مدت زمان كوتاه توليد اين امر امكان‌پذير است ولي اگر زمان توليد يا سرعت آن بالا باشد و بخواهيم از ابزار توليد مخصوص از قبيل پرس‌هاي High Speed استفاده كنيم، با روش‌هاي گفته شده، امكان‌پذير نخواهد بود. در تيراژهاي مخصوصي كه تحت شكست قرار مي‌گيرند نياز به زمان و هزينه بالايي است.

در قالب‌هاي فرم، كشش و خم (به غير از برش) و بالاخص در گروهي كه داراي كوبش هستند عمل خوردگي و ايجاد خش به مراتب بيشتر اتفاق مي‌افتد. زيرا مواد در حال حركت (جاري شدن) بر روي فولاد هستند و اين عمل باعث سايش بسيار بالا با افزايش دماي قابل ملاحظه و خوردگي مواد مي‌شود.

همان‌طور كه در قسمت برش به آن اشاره شد در تيراژهاي پايين و يا در مدت زمان توليد كوتاه اين عوامل منفي را مي‌توان به روش‌هاي گفته شده برطرف كرد. ولي در تيراژهاي بالا و يا كورس حركت بيش از حد ورق روي مواد (مانند كشش‌هاي عميق) اين عمل امكان‌پذير نيست. بنابراين از سال 73 يك فرايند تحقيقاتي براي استفاده كردن از فولادهاي رايج در قالب، از قبيل تيغچه‌هاي (HSS)، تنگستن كاربايد و استفاده از پوشش تنگستن كاربايد مورد بررسي و تحليل قرار گرفت.

شكل‌دهي فولادهاي رايج در صنعت قالب‌سازي با استفاده از ماشين‌هاي ابزار و يا وايركات و اسپارك به راحتي امكان‌پذير است، اما به علت موارد گفته شده در توليد و عملكرد قالب، دچار مشكل مي‌شوند.

فولادهاي دسته دوم و سوم كه عبارتند از تيغچه‌هاي (HSS) و تنگستن كاربايد، به علت سختي بسيار بالا و مقاومت به سايش خوب صرفاً با وسايلي غير از ماشين ابزار (تراش و فرز و غيره)، قابليت براده‌برداري و شكل‌پذيري دارند. اين وسايل عبارتند از: وايركات، اسپارك. با روش‌هاي خاص عملياتي و مونتاژ قطعه در گروه اول، نحوه تثبيت قطعه در يك محل به خصوص با استفاده از روش‌هاي زدن پيچ و پين امكان‌پذير است. در گروه دوم، به علت سختي بيش از حد نمي‌توان به روش معمول آنها را تثبيت كرد لذا بايستي از روش‌هاي خاص مونتاژ استفاده كرد.

مبناي مطالعاتي كاربرد فولاد تنگستن كاربايد براساس عملكرد طراحي، ساخت و توليد 150 عدد قالب تك‌ضرب و پروگرسيو (مرحله‌اي) مي‌باشد كه داراي تيراژ ميليوني بوده و روش عملكرد آنها با پرس‌هاي معمولي و High Speed با استفاده از Feeder و ورق‌هايي مي‌باشد كه بر روي آنها عمليات توليد انجام مي‌شود. اين ورق‌ها عبارتند از: جنس Steel، CK و ST با درجه‌هاي متفاوت و با سختي‌هاي متغير.

براي مثال:

ST 12-13-37-52

CK 15-45-65-75

Steel with hardness 110 ~ 330 Hv مات و براق

[ENG.SAHAND 31,645]

بررسي روش طراحي با در نظر داشتن استفاده كردن از فولادهاي رايج و يا تنگستن كاربايد

در فولادهاي رايج براي طراحي قالب به علت داشتن قابليت ماشين‌كاري پيش از عمليات حرارتي (سخت شدن) مي‌توان بلوك‌ها و قطعات قالب را توسط پيچ و پين تثبيت كرد، اما در قالب‌هايي كه از فولاد تنگستن كاربايد استفاده مي‌كنند به علت سختي بالا و قابليت ماشين‌كاري توسط ماشين ابزار (تراش و فرز و...) نمي‌توان با روش‌هاي معمول پيچ و پين آنها را در محل خود تثبيت كرد. بنابراين، بايستي روش‌هاي زير را براي طراحي استفاده كرد.

طراحي بلوك‌هاي فرم‌دهنده مانند سنبه و ماتريس و تمامي قطعاتي كه تحت فرسايش و عملكرد فرم‌دهي يا برش هستند به صورت Insert (كاشتني) باشند.

استفاده از روش Insert با توجه به شكل و فرم قطعه و بلوك قابل تغيير است و به 3 گروه كلي تقسيم مي‌شود:

1. قطعات يا اشكال گرد (مدور)

2. قطعات يا اشكال چهار وجهي (مستطيل يا مربع)

3. قطعات يا اشكالي كه داراي وجه يا شكل مشخص و مقطعي نيستند

بررسي نحوه طراحي، ساخت و مونتاژ قطعات يا اشكال گرد (مدور)

قطعه Insert شونده داخل بلوك يا كلاف نگهدارنده چون با وايركات ماشين‌كاري مي‌شود به صورت مخروط يا Conic در آمده و به صورت نري و ماد‌گي اين دو را در هم مونتاژ مي‌كنند. (موارد فوق در صفحات بعدي به صورت ترسيمي نشان داده شده‌اند)

روش گفته شده در رابطه با Insert كردن فولاد تنگستن كاربايد داخل يك كلاف يا بلوك نگهدارنده در مورد دو روش بعدي هم كه عبارتند از طراحي و مونتاژ قطعات با اشكال چهار وجهي و يا نامنظم صادق است.

روش دوم كه مي‌توان قطعات را طراحي و مونتاژ كرد با استفاده از آلارديت و كامپوزيت‌هاي ضربه‌گير است. به اين صورت كه بلوك‌هاي Insert را داخل يك كلاف و يا محل مناسب قرار داده و آنها را با استفاده از بلوك‌هاي نري و يا ماد‌گي و با ريختن آلارديت، تثبيت مي‌كنيم. حسن اين آلارديت‌هاي مخصوص، انتقال حرارت دماي ايجاد شده از منطقه تحت فشار به بيرون از قالب است و به علت داشتن حالت ضربه‌گيري بسياري عالي از شكستن و لب پريد‌گي فولاد در حد بسيار بالايي پيش‌گيري مي‌كند.

بررسي رفتار ميكروسكوپي فولاد تنگستن كاربايد در عمليات برش، خم، فرم و كشش (كوتاه، متوسط، عميق) در عمل برش معمولي (داراي لبه صاف و پاره‌گي) نشان مي‌دهد كه به علت فشار سنبه بر ورق و اعمال نيرو از لبه ماتريس از پايين فرايند نفوذ، حالت الاستيك، حالت پلاستيك و پار‌گي انجام مي‌شود.

فرايند نفوذ توسط اعمال نيروي سنبه انجام شده و باعث ايجاد ديواره‌اي صاف و براق مي‌شود. رساندن ورق به حالت الاستيك و پلاستيك و در نهايت پار‌گي توسط ماتريس انجام مي‌شود. به همين دليل ديواره پار‌گي در قسمت پايين ورق و در سمت ماتريس است. كه مقدار عددي اين ديواره صاف و پارگي با توجه به ضخامت ورق، جنس و كليرنس بين سنبه و ماتريس، متغير است. مسئله‌اي كه بسيار مهم است علت كند شدن سنبه و ماتريس و در نهايت شكستن و لب پريد‌گي آنهاست.

در فولادهاي معمولي رايج، با افزايش سختي و كنترل فرايند عمليات حرارتي، به علت نداشتن كربن، CR و واناديم به اندازه كفايت در هنگام عمليات پانچ (برش)، در مرحله بعد از نفوذ سنبه (فصل مشترك كف و ديواره سنبه) يك جوش سرد انجام مي‌شود كه به علت حركت سنبه، اين جوش سرد شكسته مي‌شود. اين فرايند با برداشته شدن ذرات ديواره سنبه انجام مي‌شود (در حد مقياس ميكروسكوپي) كه بعد از تكرار اين عمل در مقياس از 100.000 ضرب به بالا يك نوع خش و زبري سطح درمنطقه عملكرد سنبه مشاهده مي‌شود. اين همان، جدا شدن تدريجي ذرات ملكولي ديواره سنبه در منطقه عملكرد است كه اگر اين فرايند توسط عمليات سنگ‌زني بهبود نيابد باعث وارد شدن فشار بيش از حد به سنبه شده و دماي آن را افزايش مي‌دهد و در نهايت باعث شكسته شدن آن مي‌شود. قابل توجه است كه با بررسي‌ها و آزمايشات انجام شده، رفتار افزايش حرارت در سنبه به صورت طولي است و در امتداد سنبه حركت مي‌كند. بنابراين باعث شكستن آن در نقاط ضعيف مي‌شود. در ماتريس، افزايش حرارت در سطح انجام مي‌شود لذا باعث بالا رفتن دماي آن در لبه‌هاي برش مي‌شود. بنابراين در ماتريس پريدگي لبه آن در سطح مشاهده مي‌شود.

نحوه بررسي رفتار حرارتي فولادهاي مختلف در سه گروه به شرح زير در قالب‌هاي پروگرسيو، قالب‌هاي تك‌ضرب فرم و كشش با پرس‌هاي معمولي و High Speed نشان داده شده است.

1. فولادهاي رايج در قالب‌سازي مانند 1740-2080-2510-2436-2379 و غيره

2. تيغچه يا فولاد از جنس HSS

3. فولاد يك دست و خالص تنگستن كاربايد

در سنبه‌هايي كه از نظر ظاهر و فيزيك قطعه قابليت اين را داشته باشد كه بتوان داخل آنها سنسور حرارتي قرار داد آزمايش‏ها در تيراژ (1.000.000 و 500.000) ضرب انجام شده است (لازم به ذكر است اين آزمايش‏ها به صورت پيوسته و بدون وقفه است. زيرا در اين حالت، فولاد زودتر به حالت خستگي و شكست مي‌رسد). نتايج بررسي حاصل از 150 قالب كه از سه گروه فولاد نامبرده ساخته شده، در نمودارهاي ارائه شده، ثبت شده است.

[ENG.SAHAND 31,645]

بررسي خوردگي سطح سنبه‌هاي برش

سنبه‌هاي برش بر اثر فرو رفتن داخل ورق، انجام عمل برش و خارج شدن از داخل ورق براساس جنس و ضخامت ورق، تيراژ توليد، عملكرد قالب، مكانيزم خنك‌كاري قالب، نوع پرس (معمولي يا High Speed) و فرم منطقه برش و جنس به كار رفته براي ساخت سنبه برش و عمق فرو رفتن داخل ماتريس ديواره آنها داراي خش و ناصافي خواهد شد.

بنابه همان توضيحات ارائه شده در رابطه با جوش سرد بين سنبه و ورق در لحظه نفوذ و ايجاد ضربه كه اين ناصافي سطوح باعث ايجاد اصطكاك و بالا رفتن دماي سنبه خواهد شد با افزايش اين ناصافي، دماي سنبه به حالت بحراني رسيده و در نهايت به شكست سنبه ختم خواهد شد.

مبناي سنجش ناصافي سطح مقايسه چشمي خش ايجاد شده در ديواره سنبه با Test blockهاي مرجع مي‌باشد.

بررسي قالب‌هاي خم، فرم و كشش

در بررسي‌هاي انجام شده مربوط به قالب‌هاي برش، سه گروه فولاد بررسي شده است كه عبارتند از:

1. فولادهاي رايج در قالب‌سازي

2. تيغچه يا فولاد از جنس HSS و استفاده از پوشش تنگستن كاربايد

3. فولاد يك دست و خالص تنگستن كاربايد

در اين نوع قالب‌ها معمولاً از فولادهاي VCN, 2842, 1740, 2510 استفاده مي‌كنند كه با توجه به آناليز شيميايي آنها در مقابل رفتارهاي خمكاري، مشكلات خاصي در تيراژ پايين ندارند ولي با افزايش تيراژ و بالا رفتن دماي قالب (سطوح در تماس سنبه و ماتريس) فرايند شبه آنيل شدن در آنها ايجاد مي‌شود و باعث ايجاد خش و پس زد‌گي ديواره در منطقه خمكاري مي‌شود.

بهينه‌ترين روش، استفاده از تيغچه يا فولاد HSS است، اما پوشش تنگستن كاربايد به صورت پوشش بين 1~0.1 ميليمتر بر روي سطح فولاد است. لازم به توضيح است كه مي‌توان از تنگستن كاربايد استفاده كرد، اما الزام نيست و توجيه اقتصادي ندارد.

قالب‌هاي فرم و كشش

بيشترين مشكلات بعد از قالب‌هاي برش بر روي قالب‌هاي فرم و كشش است.

از آنجا كه عمليات فرم‌دهي در مسيري بسته است (منظور از مسير بسته يعني اطراف منطقه فرم منطقه پاره‌گي يا آزاد وجود ندارد، يا به عبارتي اطراف سنبه، به طور كامل ضخامت ورق وجود دارد) و سايش بيش از حد در منطقه حركت، در بين سنبه و ماتريس وجود دارد، دو پارامتر افزايش دما و خوردگي خود را به‌طور واضح و چشمگيري نشان مي‌دهد.

به‌طور كلي در منطقه‌اي كه عمليات فرم‌دهي و حركت ورق بين سنبه و ماتريس وجود دارد از فولاد تنگستن كاربايد و يا پوشش تنگستن كاربايد استفاده مي‌شود، اما در مناطقي كه عمليات كوبش و اتو كردن مورد نياز است به علت تردي و شكست‌گي بيش از حد نمي‌توان از فولاد تنگستن كاربايد و يا پوشش تنگستن كاربايد استفاده كرد.

براي مثال، در قالب كشش يك ليوان كه داراي سنبه، ماتريس و يك پران است به شرح زير از مواد مختلف استفاده مي‌شود.

[/url]

 

فولادهاي به‌كار رفته عبارتند از:

1 . ماتريس تنگستن كاربايد

2 . سنبه تنگستن كاربايد

3 . صفحه پران و ورق‌گير متحرك پوشش تگستن كاربايد

4 . ماتريس‌گير 2842 - 2510 (HRCا52-56)

5 . كفشك‌هاي بالا و پايين و ميله پران ST يا CK بدون سخت‌كاري

بررسي بحراني‌ترين منطقه‌اي كه در قالب‌هاي فرم و كشش، ايجاد تنش و افزايش دما مي‌كند، ضروري است. در قالب‌هاي فرم و كشش، به علت بزرگ بودن سطح گسترده اوليه نسبت به منطقه فرم و كشش ماتريس براي هدايت مناسب قطعه (گسترده اوليه) به داخل ماتريس بايستي يك R ورودي به لبه ماتريس اعمال كرد كه اين R با توجه به ضخامت و جنس ورق متفاوت است.

نكته حائز اهميت اين است كه هنگام وارد شدن ورق داخل ماتريس توسط سنبه فرم‌دهنده يا كشش به جهت پيش‌گيري از چروك شدن قطعه (بالاخص در فرايند كشش) از ورق‌گير متحرك استفاده مي‌شود كه ورق را به سختي با يك فشار مناسب روي ماتريس نگه داشته و اين ورق با فشار اعمالي از طرف سنبه بايستي از بين سطح ورق‌گير متحرك و ماتريس بر روي سطح ماتريس حركت كرده و با سايش از روي R ورودي ماتريس به داخل ماتريس حركت كرده و به تدريج فرم نهايي را پيدا كند. به علت افزايش دما و سايش بسيار بالا استفاده از تنگستن كاربايد، بسيار مناسب است.