Come produrre matrici di alta qualità per la produzione di forgiatura ravvicinata

La produzione di matrici di alta qualità per la forgiatura a stampo chiuso è critica per garantire la produzione costante di parti forgiate di alta qualità, come ruote in acciaio utilizzate nei carri merci in un impianto di zucchero. Le matrici devono resistere all'alta pressione, alla temperatura e all'usura con esperienza durante il processo di forgiatura, oltre a garantire una geometria precisa della parte. Ecco una guida dettagliata su come produrre matrici di alta qualità per forgiare a stampo chiuso:

1. Die selezione materiale

La selezione del materiale dello stampo adeguato è essenziale per garantire la durata e le prestazioni dello stampo. Il materiale deve resistere all'estrema pressione e temperatura durante la forgiatura senza screpolature o deformazioni.

Materiali per stampi comuni:

Acciai per utensili (ad es., H13, H11): sono ampiamente utilizzati per forgiare matrici grazie alla loro eccellente conduttività termica, resistenza all'usura e capacità di mantenere la durezza ad alte temperature.

Acciaio H13: noto per la sua elevata tenacità, resistenza all'usura e resistenza alla fatica termica, che lo rende ideale per operazioni di forgiatura ad alto volume.

Acciaio H11: una buona scelta per matrici esposte al calore e allo stress, che offrono un equilibrio di durezza e tenacità.

Acciai per utensili da lavoro a caldo: questi acciai mantengono la resistenza a temperature elevate, garantire che lo stampo non si deforma sotto alta pressione e calore.

Gli acciai ad alta velocità (HSS) e gli inserti In metallo duro: In applicazioni specifiche ad alta precisione o ad alto volume, HSS o carburo possono essere utilizzati per inserti fustellati particolarmente intricati o durevoli.

Fattori da tenere in conto nella scelta del materiale:

Conducibilità termica: per prevenire il surriscaldamento localizzato dello stampo.

Resistenza all'usura: per prolungare la vita della matrice riducendo l'elasticità del materiale.

Durezza: per evitare crepe e fratture sotto alta pressione.

Durezza: deve essere abbastanza alta per resistere allo stress del processo di forgiatura.

2. Die Design e ingegneria

Il design efficace della matrice è critico per il successo del processo di forgiatura a stampo chiuso. Lo stampo deve replica accuratamente la forma finale della parte forgiata, tenendo conto di un flusso di materiale efficiente e di ridurre al minimo i difetti come la chiusura a freddo o le crepe.

Elementi di progettazione chiave:

Geometria: garantire che la geometria dello stampo sia abbinata saldamente alla forma del prodotto forgiato finale, con perdite per il flusso del materiale. Lo stampo deve contenere caratteristiche come il cerchione, il foro e il mozzo.

Angoli di tiraggio: un leggero angolo sulle superfici dello stampo (spesso 3-5 gradi) aiuta il rilascio della parte forgiata facilmente dallo stampo.

Filetti e raggi: gli angoli arrotondati vengono utilizzati per prevenire le tensioni di stress che potrebbero portare a crepe.

Canali Flash: questi canali consentono il materiale in eccesso (flash) per uscire durante la forgiatura, aiutare lo stampo a riempire e prevenire il riempimento del materiale nelle aree in cui non è ricercato.

Flusso del materiale: lo stampo deve essere progettato per garantire un flusso di materiale liscio durante la forgiatura. Il design dovrebbe prevenire le aree in cui il materiale potrebbe essere piegato su se stesso (chiusure a freddo) o formare vuoti.

Inserti per stampi: per parti dello stampo che sono soggette al maggior numero di usura, come le aree a contatto diretto con il materiale forgiato, inserire materiali come carburo o HSS può essere utilizzato per prolungare la durata della matrice.

Progettazione della linea di separazione: la linea in cui le due metà dello stampo si soddisfano dovrebbe essere posizionata in modo tale da ridurre al minimo i difetti e consentire una facile rimozione della parte forgiata. Il design adeguato della linea di separazione aiuta a evitare il flash eccessivo e garantisce un funzionamento regolare.

Simulazione e analisi 3D

Analisi degli elementi finiti (FEA): utilizzare il software FEA per simulare il processo di forgiatura e analizza il flusso dei materiali, la distribuzione dello stress e i punti di potenziale guasto nello stampo. Questo può aiutare a migliorare il design dello stampo prima della produzione effettiva.

Simulazione termica: simula il trasferimento di calore e gli stress termici all'interno dello stampo durante la forgiatura per evitare l'affaticamento termico e migliorare le soluzioni di raffreddamento.

3. Die processo di produzione

Una volta selezionato il materiale e il design è completo, la produzione dello stampo può iniziare. Questo processo richiede una lavorazione di precisione, un trattamento termico e una finitura per garantire che lo stampo si attivi bene per tutta la sua vita.

Passaggi nella produzione di stampi:

1. Lavorazione ruvida:

Inizia lavorando la forma di base dello stampo utilizzando macchine CNC. Questo include la creazione delle grandi caratteristiche dello stampo come la cavità per la parte forgiata e i canali flash.

Fresatura e tornitura CNC di precisione: tali macchine vengono utilizzate per creare le caratteristiche necessarie e estrarre la forma di stampo di base.

2. Trattamento termico:

Ricottura: ammorbidisce il materiale della matrice, rendendo più facile la macchina.

Indurimento: ilLo stampo viene riscaldato ad alta temperatura e poi temprato per aumentare la sua durezza e resistenza all'usura.

Tempera: dopo l'indurimento, il die è temperato per ridurre la fragili e garantire che il materiale abbia il giusto equilibrio di durezza e tenacità per il processo di forgiatura.

Elaborazione del trattamento Post-calore: dopo la tempera, qualsiasi stress residuo viene alleviato attraverso ulteriori trattamenti termici per garantire che lo stampo non si distorca durante l'uso.

3. Finitura e trattamento superficiale:

Lucidatura: per garantire superfici lisce e migliorare il flusso del materiale, specialmente nelle aree esposte al materiale forgiato.

Rettifica: la rettifica di precisione può essere utilizzata per ottenere la finitura finale della superficie su aree critiche, come la cavità o i canali flash.

Rivestimenti: applicare rivestimenti resistenti all'usura, come PVD (deposizione fisica del vapore) o rivestimenti in nitruro, per migliorare la longevità e la resistenza dello stampo all'usura termica.

4. Inserimento di inserti in metallo duro (se applicabile):

Per matrici con aree soggette a usura estremamente elevata, gli inserti in metallo duro possono essere installati in parti specifiche dello stampo per prolungare la vita e migliorare le prestazioni del processo di forgiatura.

4. Test di matrici e controllo di qualità

Una volta prodotto lo stampo, deve essere testato in modo accurato per garantire che sia conforme a tutte le prestazioni e agli standard di qualità. Questo include il controllo della precisione dimensionale, integrità del materiale e prestazioni in condizioni simulate.

Passaggi di test chiave:

Ispezione dimensionale: garantire che lo stampo sia conforme alle dimensioni specifiche utilizzando le macchine di misura a Coordinate (CMMs).

Test di durezza: verifica la durezza dello stampo in vari punti per garantire che abbia le caratteristiche richieste. I metodi di test includono test di durezza Rockwell o Vickers.

Test dello Stress termico: simula le condizioni ad alta temperatura del processo di forgiatura per verifica che lo stampo non si deforma sotto stress o non fallisce a causa di fatica termica.

Forgiatura di prova: forgiati di prova di condotta utilizzando lo stampo per garantire che la parte prodotta soddisfa le specifiche richieste e che lo stampo esegue come si prevede in condizioni di lavoro reali.

Ispezione di integrità degli utensili: ispezionare regolarmente lo stampo per crepe, usura eccessiva e altri danni per determinare quando è necessario la manutenzione o la sostituzione.

5. Die manutenzione e gestione della longevità

Data l'usura e lo strappo cui muoiono durante la forgiatura a stampo chiuso, mantenere le loro prestazioni nel tempo è essenziale per sostenere la qualità della produzione e ridurre al minimo i tempi di lavoro.

Passaggi di manutenzione delle chiavi:

Ispezioni regolari: controlla regolarmente l'usura, le crepe e altri danni, specialmente nelle aree con elevato stress da contatto.

> Lucidatura e riparazione della matrice: riparare i problemi di usura minori e lucidare la superficie della matrice per mantenere il funzionamento regolare e il flusso del materiale.

-Riindurimento: se il die sperimenta l'usura che influenza la sua durezza o tenacità, può essere temprato per ripristinare le sue prestazioni.

Lubrificazione: applicare lubrificanti adeguati durante il processo di forgiatura per ridurre attrito e usura sulle superfici dei fustellati.

Risultato

La produzione di matrici per forgiatura close-die di alta qualità richiede una combinazione di accurata selezione dei materiali, ingegneria di precisione e tecniche di produzione avanzate. Dalla scelta dei materiali per stampi a destra per l'esecuzione di strumenti di simulazione avanzati per il design, i produttori possono migliorare le prestazioni e la longevità. Il controllo e la manutenzione regolari della qualità sono anche essenziali per garantire che le matrici continui a produrre parti forgiate di alta qualità, come ruote in acciaio per vagoni merci in impianti di zucchero, a lungo termine. Seguendo un approccio sistemico e completo, è possibile garantire che i prodotti forgiati soddisfano gli standard richiesti per resistenza, durata e prestazioni.