Què és l'expansió tèrmica?
L'acer creix quan fa calor. En el treball de matriu d'estampació, aquest creixement causa problemes.
He construït matrius durant 18 anys. Les botigues en les quals he treballat han perdut milers de dòlars a causa de peces que van sortir malament perquè algú no va tenir en compte la calor. Una matriu progressiva que funciona a 600 cops per minut genera fricció. Aquesta fricció augmenta la temperatura de l'acer de punxó i matriu. L'acer s'expandeix. Les autoritzacions que vas fer ahir ja no són les que tens avui.
Els Nombres
L'acer per a eines s'expandeix entre 11 i 12,5 micròmetres per metre per cada grau centígrad de canvi de temperatura. Això sona petit. En una secció de matriu de 200 mm, un augment de la temperatura de 30 graus afegeix uns 0,07 mm a les vostres dimensions. Acabeu de volar la vostra tolerància en una peça que necessitava ± 0,05 mm.
L'acer D2, l'acer A2 i la majoria d'acers per a eines d'enduriment a l'aire-es troben en aquest interval d'entre 11 i 12,5. El carbur és més baix, al voltant de 5-6. El metall base que esteu estampant té el seu propi coeficient. L'alumini s'expandeix gairebé el doble que l'acer. L'acer inoxidable es troba en algun lloc intermedi.
On Apareix
Wire EDM és el primer lloc on la majoria de botigues de matriu veuen que l'expansió tèrmica causa problemes reals. El fluid dielèctric controla la temperatura, però la peça encara s'escalfa durant el tall. Un bloc que mesurava 150.000 mm al matí podria llegir 150.015 mm a la tarda. Algunes botigues no prendran les mesures finals fins que la peça s'hagi assegut durant la nit.
La mòlta és pitjor. La roda genera calor al punt de contacte. Sense el refrigerant d'inundació, una rectificadora de superfície pot posar prou calor a una inserció de matriu per llançar una ubicació del forat en diverses dècimes. Per aquest motiu, les operacions de mòlta amb plantilla utilitzen sistemes de refrigeració-controlats de temperatura. Les millors botigues mantenen el seu líquid de mòlta a 1 grau.
Durant les tirades de producció, la matriu s'escalfa en un patró previsible. Les primeres 50 peces solen mostrar dimensions diferents de les peces de 500 a 1000. Els operadors de premsa amb experiència ho saben. Eliminaran els primers trets o ajustaran l'alçada de tancament de la premsa després de l'escalfament.
Problemes de muntatge de matrius
Un conjunt de matrius construït a temperatura ambient es comporta de manera diferent a la temperatura de funcionament. El suport del punxó i la sabata de matriu s'expandeixen. Les agulles i els buixos de guia s'expandeixen. Si els materials no coincideixen, l'ajust canvia.
He vist que les botigues utilitzen coixins de guia de bronze en sabates d'acer sense pensar en el desajust tèrmic. El bronze s'expandeix més que l'acer. Sota la calor, el casquet s'afluixa al forat. El dau comença a caminar.
Les clavilles presenten un problema similar. Un tac-ajustable a 20 graus es converteix en un tac solt a 40 graus . Algunes botigues utilitzen un ajustament d'interferència més ajustat per compensar. Altres accepten el moviment i el controlen amb blocs de taló.
Què Funciona
Les botigues-controlades de temperatura ajuden. Mantenir l'ambient a 20 graus ± 1 grau fa que la mesura sigui consistent. La majoria de sales d'eines on he treballat no tenien control de temperatura. S'aprèn a treballar-hi.
Deixar que les peces s'estabilitzin abans del mecanitzat final és més important del que la majoria de la gent admet. Una part rugosa, deixeu-la reposar 24 hores i després acabeu-la. La peça alleuja l'estrès intern i arriba a l'equilibri amb l'habitació. Les teves dimensions finals es mantenen.
Els procediments d'arrencada consistents a la premsa redueixen la variació de les peces. Executeu la matriu durant 15 minuts abans de guardar les peces. L'acer arriba a la temperatura de funcionament. Les autoritzacions es resolen.
Per a les matrius que funcionen amb aplicacions d'-alta-velocitat calentes o per a material de calibre pesat-, els canals de refrigeració perforats a través de les seccions de matriu extreu calor. La indústria de l'automòbil els utilitza àmpliament per a les operacions d'estampació en calent on el blanc arriba a 900 graus. L'aigua o l'oli circula pels passatges mecanitzats a les cares de la matriu.
Compensació
Alguns dissenyadors de matrius afegeixen una compensació a les seves impressions. Van tallar el perfil EDM de filferro de 0,01 mm de mida inferior sabent que la peça creixerà en servei. Aquest enfocament requereix dades de producció. Heu de saber exactament com s'escalfa el dau i quant de creixement provoca.
En matrius progressius amb múltiples estacions, cada estació pot expandir-se de manera diferent. Les estacions de conformació generen més calor que les estacions de blanking. El disseny de la franja ha de tenir en compte els efectes acumulatius.
La majoria de botigues no calculen la compensació tèrmica. Construeixen la matriu per imprimir, executen peces de prova, després localitzen i ajusten fins que les peces surtin bé. Això funciona. Es necessita més temps.
El que no funciona
Ignorar el problema no funciona. He vist com els fabricants de matrius passaven dies perseguint un problema de dimensions que va resultar ser una deriva tèrmica a la sala de mòlta. La unitat de CA es va engegar i apagar. La temperatura ambient va variar 5 graus. Cada part va sortir diferent.
Confiar en el CMM sense comprovar la temperatura ambient no funciona. Les màquines de mesura de coordenades compensen la seva pròpia dilatació tèrmica. No compensen la part asseguda al granit.
La inspecció final precipitada no funciona. Una peça acabada de sortir de la màquina de filferro no té la mateixa mida que una peça que es va asseure al banc durant quatre hores.
La línia de fons
L'expansió tèrmica és física. Tots els fabricants de matrius ho saben. No tots els fabricants de matrius ho tenen previst. Les botigues que controlen el seu entorn, estabilitzen les seves peces i segueixen procediments coherents obtenen millors resultats. Les botigues que no dediquen més temps a ajustar-se moren a la premsa.
Els números es troben als manuals. El coeficient del vostre acer és una cerca a Google. La part difícil és crear hàbits que tinguin en compte la calor en cada operació, cada dia. Després de 18 anys, encara he de recordar-me de deixar refredar les peces abans de mesurar-les.