Wady materiałowe w procesie tłoczenia blach dla przemysłu motoryzacyjnego – charakterystyka defektów i ich przyczyny

Wady materiałowe: żebrowania i ślady posuwu walców

Kolejnym rodzajem wad są żebrowania i ślady posuwu walców. Defekt żebrowania występuje prostopadle do kierunku walcowania. Żebrowania mają kształt zakrzywionych linii przebiegających w poprzek szerokości taśmy lub krawędzi taśmy. Linie mogą być ciasno ułożone lub w większych odstępach między sobą. Odległości między liniami mogą być regularne lub nieregularne.

Przyczyną powstania defektu jest lokalna zmiana właściwości taśmy, ujawniająca się podczas rozwijania taśmy w hucie. Duży wpływ na powstanie defektu mają: konstrukcja stosowanej zwijarki, grubość blachy, a także stosowane wałki, które mogą być źle wyregulowane lub uszkodzone, przez co dotykają naprężonej taśmy stalowej w strefie swego oddziaływania. Wpływ na powstanie defektu ma także wysokie wydłużenie w połączeniu z niską granicą plastyczności, co sprzyja powstaniu defektu. Żebrowanie może powstać podczas walcowania na zimno, ale także podczas dalszej obróbki stali. Ślady posuwu walców występują w formie krótkich oraz niezbyt głębokich rys na materiale. Rysy powstają przy poślizgu walców walcarki na powierzchni taśmy stalowej. Powodem poślizgu mogą być:

• nieodpowiednia chropowatość na wałkach roboczych,
• gwałtowne zmiany grubości taśmy,
• błąd mechaniczny walcarki,
• nierozpuszczalne środki smarne na powierzchni taśmy stalowej.

Wady na formatach stalowych

Na jakość gotowych części mogą również wpłynąć wady występujące na formatach stalowych, z których wytwarza się końcowy produkt. Wady te najczęściej wykrywa się już na gotowych częściach. Do najbardziej istotnych należą przeciągnięcia i pęknięcia. Definicja przeciągnięć mówi, że jest to miejscowe, trwałe rozciągnięcie materiału, powstające podczas naciągania blachy na ciągowniku. Przeciągnięcia mają najczęściej podłużny kształt i są widoczne w postaci pocienień oraz przewężeń na części. Podczas ciągnienia materiał poddawany jest dużym siłom rozciągającym, a co za tym idzie – dochodzi do zmian jego grubości. Gdy materiał stanie się zbyt cienki w danym miejscu, dochodzi do przeciągnięcia.

Przyczyną powstawania problemu może być materiał, z którego wytłaczamy części, ponieważ każda partia blachy posiada nieco inną specyfikację i może się zdarzyć, że materiał nie spełnia swoich właściwości lub posiada defekty punktowe w postaci wtrąceń lub innych wad, co dodatkowo osłabia materiał. Problemem może też być siła nacisku prasy, która jest zbyt duża, oraz utrudniony przepływ materiału na promieniach stempla, zwłaszcza na promieniach o małym kącie.

Pęknięcie jest to miejscowe, trwałe rozwarstwienie materiału, powstające podczas naciągania blachy na ciągowniku. Pęknięcia mają najczęściej podłużny kształt i są widoczne w postaci oddzielenia się od siebie materiału na części. Podczas ciągnienia materiał obrabiany poddawany jest dużym siłom rozciągającym. Gdy siły te zostaną przekroczone, materiał pęka. Problemem powodującym pęknięcia może też być, podobnie jak w przypadku przeciągnięć, zbyt duża siła nacisku prasy, a także utrudniony przepływ materiału na promieniach stempla, zwłaszcza na promieniach o małym kącie, na tak zwanych ostrych promieniach.

Wady materiałowe: pofalowania

Innym przykładem wady mogą być pofalowania. Jest to miejscowe, trwałe falowanie materiału, powstające podczas naciągania formatki na ciągowniku. Powstaje od zbyt swobodnego przepływu materiału na hamulcach, może być to spowodowane zbyt dużym dystansem między matrycą a dociskaczem. Winne są temu za duże wysokości kołków dystansowych na dociskaczu. Drugi powód swobodnego przepływu materiału to za małe siły dolnej poduszki stawiającej opór przy naciąganiu. Przez to formatka po spotkaniu matrycy z dociskaczem jest za słabo ściśnięta. Kolejny powód to błędne rozmieszczenie sił poduszki dolnej, formatka naciąga się z jednej tylko strony, a swobodnie płynie przez hamulce z drugiej. Następny powód to za mała wysokość tłoczenia, przez co formatka nie jest dostatecznie rozciągnięta i dotłoczona. Kolejnym powodem może być za duża ilość płynu myjącego lub też oleju z olejarki. To zmniejsza tarcie na hamulcach i dochodzi do niekontrolowanego przepływu materiału.

Błędy podczas obróbki plastycznej

Kolejna wada to nieprawidłowo przeprowadzony proces docięcia i dogięcia materiału podczas obróbki plastycznej. Nieprawidłowe docięcie jest efektem nieprawidłowego wykonania operacji przez okrojnik podczas wycinania otworu na części. Problem powstaje przez zbyt krótki stempel tnący, który mógł zostać zbyt mocno naostrzony. Co za tym idzie – skrócono jego długość i podczas dotłaczania zbyt płytko wchodzi w matrycę. Efektem tego jest nieprawidłowe wycinanie. Aby prawidłowo wyciąć element, stempel tnący musi wchodzić w matrycę na długość 2-3 mm. Oprócz wycięcia trzeba spowodować, aby wycięty fragment materiału wypadł z matrycy. Powodem może też być zbyt niskie ciśnienie dotłaczania na okrojniku, przez co suwak nie zostaje dociśnięty do matrycy z odpowiednią siłą. Co za tym idzie, stempel tnący nie docina do końca części.

Problem związany z doginaniem to efekt nieprawidłowo wykonanej operacji przez tłocznik wykańczający podczas doginania krawędzi części. Pierwszy z powodów, przez który krawędź części nie zostaje prawidłowo dogięta, to wyciek medium z cylindrów gazowych poruszających podkładką. Zbyt niskie ciśnienie w cylindrze oznacza mniejszy opór, jaki wywiera automatyzm na nacisk prasy. Przez to krawędź części nie jest wystarczająco dobrze ściśnięta i nie dogina się odpowiednio do krawędzi stempla. Drugi powód to zbyt duży luz między matrycą a stemplem, przez co po zagięciu krawędź nie posiada wymaganego kształtu. W przypadku zbyt dużego luzu między matrycą a stemplem, po przetłoczeniu części, jej krawędź ma zbyt zaokrąglony kształt. Aby zmniejszyć luz między stemplem a matrycą, należy wyjąć podkładki spod kołków dystansowych, a same kołki ustawić na taką wysokość, na jakiej krawędź tłoczonej części będzie prawidłowo doginana. W przypadku braku podkładek pod kołkami dystansowymi należy przeszlifować kołki dystansowe na wymaganą wysokość.

Czytaj też >> Zastosowanie techniki SLM na wykrojniki blach

Podsumowanie

Reasumując, na jakość tłoczonych elementów ogromny wpływ ma jakość materiału, z jakiego są one wytwarzane, ponieważ materiał może nie spełniać określonych norm lub może być obciążony wadami i defektami powstałymi jeszcze na etapie jego produkcji. W artykule starano się pokazać a także wyjaśnić na przykładach, jakie wady występują najczęściej w materiałach przeznaczonych do obróbki plastycznej. Oczywiście istnieją metody wykrywania i identyfikacji wad powierzchniowych dotyczących poruszonych problemów jakościowych, ale to już temat na inny artykuł.

dr inż. Przemysław Borecki
Instytut Centrum Doskonałości Badań Kół Zębatych
Akademia Kaliska im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego

Galeria

Zobacz więcej