Introducere

Deoarece o parte considerabilă a costului procesului de formare în vrac provine din fabricarea matriței, scula (matriță și poanson) trebuie să fie fabricată prin metode moderne de fabricație folosind material adecvat pentru a asigura o durată de viață rezonabilă a sculei la un cost accesibil.

Pentru un anumit proces de formare, tipul de material al sculei depinde în principal de solicitarea maximă a sculei și de temperatura de formare. Matrițele trebuie schimbate înainte de expirarea duratei de viață. Durata de viață a unei matrițe este afectată de uzură, deformare plastică, tocire/gripare, corodare și fisurare prin oboseală, etc. Multe dintre aceste defecte apar din cauza temperaturii ridicate, a solicitării ridicate și a frecării severe. Astfel, pentru a preveni deteriorarea severă a matrițelor în formarea metalului în vrac, trebuie utilizate materiale speciale și un model adecvat al sculei. Utilizarea unui lubrifiant adecvat poate ajuta, de asemenea, la creșterea duratei de viață a matriței.

Selectarea materialului sculei

În general, proprietățile materialului care determină selecția materialului de scule pentru procesul de formare a metalului pot fi rezumate așa cum sunt enumerate în Tabelul 14.

În formarea la rece a metalelor în vrac, selecția materialului sculei depinde în principal de nivelurile de solicitare (tipul de deformare). De exemplu, în extrudarea înainte, poansonul trebuie să aibă o rezistență ridicată la compresiune, în timp ce în extrudarea înapoi, trebuie să aibă și o rezistență mare la uzură. În mod normal, la formarea în vrac convențională, bazată pe tipul de deformare și a nivelului de solicitare a sculei în proces, pentru materialul matriței sunt utilizate oțelurile de prelucrare la rece (cum ar fi D2, D3) sau oțelurile de mare viteză (cum ar fi M2).

Materialele de scule care sunt utilizate pentru procesele de formare la cald a metalului în vrac pot fi rezumate după cum sunt enumerate în Tabelul 15.

Pe lângă selecția materialului, alți parametri, cum ar fi modelul sculei și proprietățile piesei de prelucrat, pot afecta durata de viață a sculei. De exemplu, se recomandă prevenirea colțurilor ascuțite la fabricarea sculelor. Acest lucru previne acumularea de tensiuni pe colțuri, reducând posibilitatea de fisurare. Tratamentul termic adecvat al sculei este important pentru creșterea duratei de viață a sculei. Acoperirile dure ale sculelor prin PVD, CVD și nitrurarea cu plasmă sunt metodele utile de îmbunătățire a duratei de viață a sculei prin reducerea tocirii/gripării și uzurii.

Tehnici de fabricație

După proiectarea asistată de calculator a geometriei sculei, sculele de formare a metalului în vrac sunt de obicei fabricate prin procese de prelucrare. Procesul principal de fabricare a matriței poate fi împărțit în proiectarea matriței, prelucrare brută, tratament termic, prelucrare de finisare, finisare manuală (lustruire) sau așezare pe banc și acoperire dură (dacă este necesar).

Prelucrare de mare viteză și dură

În tehnicile convenționale de fabricare a matrițelor, matrița este călită după prelucrarea brută. Acest lucru ar putea cauza distorsiuni. Pentru a rezolva problema, metoda de prelucrare dură a fost înlocuită în prezent. În schimb, metalul călit (45–62 HRC) este prelucrat, prevenind posibila distorsiune și oferă un finisaj mai bun al suprafeței.

Prelucrare cu descărcare electrică (EDM)

EDM este un proces care constă dintr-un electrod prin care trece curent, care furnizează un potențial de tensiune între el și piesa de prelucrat. Scăderea distanței dintre electrod și piesa de prelucrat creează scânteia necesară pentru vaporizarea suprafeței piesei de prelucrat. Materialul eliminat este îndepărtat de fluidul EDM. Duritatea metalului nu influențează eficiența procesului. Datorită acurateței sale bune și a timpului de proces relativ mai mare necesar, EDM funcționează la o scară mult mai mică decât prelucrarea convențională.

Singurul dezavantaj al acestei metode poate fi timpul necesar pentru proiectarea electrodului. Mai mult, procesul de scânteiere consumă electrodul, limitând repetabilitatea procesului.

Suprafața sculei trebuie uneori lustruită după EDM pentru a îndepărta daunele de suprafață cauzate de EDM și pentru a îmbunătăți rugozitatea suprafeței.

Pe baza operațiunii, acest proces este împărțit în două tipuri de EDM: sink și cu sârmă.

În EDM sink, cavitățile interne sunt realizate de un electrod de cupru sau grafit. Cavitatea matriței își capătă forma de la electrod (Fig. 35).

EDM-ul cu sârmă (Fig. 36) este similar cu EDM sink în caz de funcționare. Diferența principală este că electrodul este o sârmă cu diametrul cuprins între 0,05 și 0,3 mm.

În cazul matrițelor superaliate, deoarece valoarea durității este mare, ocazional este mai bine să turnați aceste matrițe și ulterior să obțineți forma finală prin EDM.