Amikor elkezdtem vezetni progresszív fémbélyegzőműhelyemet, azt hittem, hogy a stancolt kopás csak a munka részét képezi – valami, amivel minden bélyegző foglalkozik, mint például a téli hideg vagy egy olyan gép, amely soha nem megy simán. Aztán szerződést kötöttünk nagy volumenű autóiparraFém bélyegzett részs, és a kockaindításaink a várt futási sebesség felével meghiúsultak. Hirtelen ez a "normális" kopás 12 000 dolláros problémává vált: leállások, rohanó visszavágások és egy ügyfél, aki majdnem kiment egy éves megrendelésből. Ekkor hagytam abba, hogy a szerszámkopást adottként kezeljem, és egy megoldható mérnöki rejtvényként kezdtem kezelni. Ha Ön egy progresszív bélyegző beszállító (mint én) vagy olyan gyártó, amelyre támaszkodikProgresszív fémbélyegzésa nagy volumenű, szűk tűréshatárú alkatrészek esetében ez nem csupán technikai részlet, hanem a gyártási kvóta elérése és a jövedelmező munka elvesztése közötti különbség. Íme, amit kipróbálás és hiba útján megtanultam a szerszám kopásállóságának lépésről lépésre történő növeléséről.
Az első dolog, amit abbahagytam az olcsó szerszámacél volt. Korán a legalacsonyabb font árat választottam, mert azt hittem, hogy minden D2 vagy S7 szerszámacél egyforma – rossz. Nem minden szerszámacélt egyformán hőkezelnek, és ez a kis különbség jelentős hatással van a kopásra. Hadd részletezzem: A D2 egy magas szén-dioxid-tartalmú, magas krómtartalmú szerszámacél, amely kiváló kopásállóság szempontjából, de csak akkor, ha a megfelelő Rockwell C (HRC) tartományra edzi – általában 58-62, az alkalmazástól függően. Ha a hőkezelő sietteti a folyamatot, és csak HRC 55-ig éri el, a matrica 30%-kal gyorsabban és egyszerűen kopik. Tavaly áttértünk egy helyi hőkezelőre, amely sajtolószerszámokra specializálódott, és egy előkezelési lépést adtunk hozzá: a temperálás utáni kriogén fagyasztást, amely kihúzza az idő előtti kopást okozó maradék ausztenitet (puha, instabil fázis az acélból). Ezentúl finomabb szemcsés szerkezetű szerszámacélt is megadunk – az acélmátrixban lévő kisebb keményfémek kisebb forgácsolást és kopást jelentenek az idő múlásával. Láttam más üzletekben ezt kihagyni, és a szerszámaikat 100 ezer alkatrészenként újra kell köszörülni; D2 szerszámkészleteink már 250 000+ alkatrészt futtatnak az első őrlés előtt, így hat hónap alatt 40%-kal csökkentjük a szerszám karbantartási költségeit.
Ezt követően az általunk bélyegzett alkatrészekhez igazítottuk az üres kialakítást és az anyagkezelést. Sok bélyegző úgy gondolja, hogy a szerszámkopás csak a szerszámokból származik, de maga a munkaanyag is óriási tényező. Ha nagy szilárdságú, alacsony ötvözésű (HSLA) acélt, rozsdamentes acélt vagy akár sárgarézt bélyegez nehéz felületi bevonattal, ezek az anyagok koptatóbbak, mint a hagyományos hidegen hengerelt acél (CRS). Tavaly elkezdtük minden új anyag felületkezelésének tesztelésétHardveres bélyegzésvagyPréselt részCsiszolóanyagokat használó rendelés: mintát veszünk az anyagból, kopási tesztet futtatunk egy kis prototípus szerszámon, és úgy alakítjuk át a nyersdarab kialakítását, hogy csökkentsük a súrlódást az érintkezési ponton. Például amikor elkezdtük a horganyzott acél tartókonzolok bélyegzését egy építőipari megrendelő számára, a horganyzott bevonat rátapadt a szerszám lyukasztására, megkopott, és mikrokopást okozott. Ezt úgy javítottuk, hogy egy enyhe sugarat adtunk a lyukasztó bemeneti pontjához – ahelyett, hogy egy éles él belemélyedne a bevonatba, a nyersdarab a sugáron csúszik. A kézi anyagadagolásról a szervovezérlésű tekercselőtolásra is áttértünk, amely minden alkalommal egyenletes, lapos nyersanyagot ad le; Az egyenetlen nyersdarabok minden löketnél dörzsölődnek a matrica üregének éleihez, felesleges kopást okozva, amelyet semmilyen szerszámacél nem tud megjavítani. Egy trükk, amit egy szakkiállításon egy veterán sajtológéptől vettem fel: mindig ugyanolyan vastagságú és kivitelű anyagot tesztelj, mint a gyártási rendelésed, ne egy másik tételből származó mintát. A kissé vastagabb blank 15%-kal vagy még többel növeli a szerszám nyomását, és ez idővel gyorsabb kopást eredményez.
A felületkezelés az, ahol a legnagyobb hosszú távú nyereséget tapasztaltuk, és ez az a lépés, amelyet évekig kihagytunk. Korábban csak olajfúrókat használtunk, és "kenésnek" hívtuk, de ez a felületkezelés kezdőknek. Most réteges megközelítést alkalmazunk, az alkalmazástól függően. A legtöbb progresszív sajtolószerszámunknál a szerszám megmunkálása és hőkezelése után titán-nitriddel (TiN) vagy gyémántszerű szénnel (DLC) végezzük a fizikai gőzleválasztásos (PVD) bevonatot. A TiN olcsó, keménysége körülbelül 2500 HV, és kiválóan használható alacsony kopásállóságú anyagokhoz, mint például a CRS vagy az alumínium. A DLC 4000 HV-ig keményebb, és alacsony a súrlódása, ami kevesebb hőt és kevésbé epedést jelent a koptató anyagok, például rozsdamentes acél bélyegzésekor. Akkor kezdtük el használni a DLC-t, amikor elvállaltuk az autógyártástFém bélyegzett részA korábban említett sorrendben, és ez az egyetlen változtatás megduplázta a kocka élettartamát. De azt is megtanultuk, hogy a bevonat önmagában nem elég: a bevonatolás előtt meg kell fejezni a szerszám felületét. A szerszámnyomokkal vagy Ra 0,8 érdességű matrica több törmeléket tart, megkarcolja a bevonatot, és kopáshoz vezet. Most mikropolírozást végzünk az összes szerszám érintkező felületén a PVD bevonat előtt, így az érdesség Ra 0,2-re vagy az alá csökken. A különbség az éjszaka és a nappali – bevonatos matricáink sima, tapadásmentes felülettel rendelkeznek, amely még több százezer ütés után is ellenáll az epedésnek. A nagy kopásnak örvendő területeken, mint például a szerszámsarkok vagy a lyukasztóhegyek, keményfém fedőréteget is alkalmazunk termikus permetező hegesztéssel, amely extra keménységi réteget ad ott, ahol ez a legfontosabb. Ez az a fajta célzott felületkezelés, amely megkíméli a teljes szerszámkészlet idő előtti cseréjétől.
A vágási hézag és a löketbeállítás kicsi, de sok progresszív sajtológép itt vágja a sarkokat. Ha a szerszámnak túl kicsi a hézaga a lyukasztó és a szerszámüreg között, akkor túlságosan összenyomja az anyagot, ami túlzott súrlódást és hőt hoz létre, amely megviseli a szerszámot. Ha túl sok, sorja keletkezik, ami arra kényszeríti az anyagot, hogy a szerszám oldalaihoz dörzsölje, élek kopását okozva. A progresszív matricáknál a hézag az anyag típusától és vastagságától függ: alapszabályként az anyagvastagság 8-10%-át használjuk fel tiszta vágásokhoz, de ezt igazítjuk a nagy szilárdságú (10-12%) vagy kemény bevonatú anyagokhoz. Elkezdtük figyelni a szerszámlöket beállítását is minden 50 ezer alkatrész után. Idővel a prés elhajlása eltolhatja a matrica beállítását, így a lyukasztó nincs tökéletesen az üreg közepén. Ez egyenetlen kopáshoz vezet – a lyukasztó egyik oldala gyorsabban kopik, mint a másik – és végül a szerszám elkezd sorja- vagy mérethibás alkatrészeket gyártani. Mostantól egy tárcsajelzőt használunk az igazítás ellenőrzésére a rutin karbantartás során, és 100 ezer löketenként állítjuk be a prés szögét. Egy másik dolog: megváltoztattuk a szerszám magasságának beállítási módját. Ahelyett, hogy egyszer beállítanánk a szerszámot a beállításkor, és elfelejtenénk, minden alkalommal, amikor anyagtételt cserélünk, egy kis módosítást végzünk (általában 0,001 hüvelyk). A szűkebb szerszámmagasság puhább anyag esetén csökkenti a lejtőt, míg a kissé lazább magasság kemény anyag esetén megakadályozza a túlzott nyomást. Ezek a kis módosítások 20%-kal meghosszabbítják a szerszám élettartamát az üzletem adatai alapján.
A rejtvény utolsó darabja a prediktív karbantartás, nem pedig a reaktív javítások. Sokan csak akkor veszik észre a kopást, amikor az alkatrészek rossz sorjásnak, felületi karcolódásnak vagy méreteltolódásnak látszanak. Addigra a matrica már 5-10%-ot veszített keménységéből, és máris lemaradt a gyártásról. Mostantól két dolgot követünk nyomon minden szerszámkészleten: a futásszámot és az alkatrészvizsgálati adatokat. Minden alkalommal, amikor elindítunk egy szerszámot, naplózzuk, hogy hány alkatrészt gyártottak, és 10-15 alkatrésznél ellenőrizzük a sorjamagasságot, a méretpontosságot és a felületi minőséget. Ha kismértékű növekedést látunk a sorjamagasságban (0,0005 hüvelykről 0,001 hüvelykre), ütemezzük a részleges köszörülést vagy javítást, mielőtt az teljes szerszámcserévé válik. Hordozható szerszámkeménységmérőt is használunk a kritikus felületek keménységének minden 50 ezer alkatrészének ellenőrzésére. Ha a keménység a HRC 57 alá esik a D2 acél esetében, ütemezzük az újrahőkezelést és polírozást, és nem várjuk meg, amíg a szerszám túlságosan elkopik a rögzítéshez. Az elmúlt negyedévben elkaptunk egy matricakészletet, amely kezdett veszíteni a keménységéből a matrica üregének élén – 5000 dollár helyett 800 dollárért megtapintottuk. Ez az a fajta proaktív megközelítés, amely a szerszámkopást költséges meglepetésből tervezett, alacsony költségű karbantartási lépéssé változtatja.
Tudom, hogy néhány bélyegző elolvassa ezt, és azt mondja: "Ez túl drága – miért fektetnék be a kriokezelésbe, a DLC bevonatba és a prediktív karbantartásba?" Hadd számoljak ki helyetted: egy új progresszív matricakészlet 4000–15 000 dollárba kerül, bonyolultságtól függően. Ha a szerszám 100 000 alkatrészt használ, mielőtt cserére szorulna, a szerszám költsége alkatrészenként 0,04–0,15 USD. Ha 1500 USD-t fektet be szerszámacél hőkezelésébe, DLC-bevonatba és mikropolírozásba, és ugyanabban a szerszámban 250 000 alkatrész fut, a szerszám költsége alkatrészenként 0,016–0,06 USD-ra csökken. Ez közvetlen költségmegtakarítást jelent, amely több ezer dollárt tesz ki egy 1 milliós alkatrészrendelés esetén. Ráadásul elkerülheti az állásidőt: ha egy matrica elhasználódik, 4-8 órára leáll, és cserére vagy javításra vár. A nagy volumenű bélyegzésnél ez óránként több száz alkatrész veszteséget jelent, ami a szállítási határidők elmulasztását és az elégedetlen ügyfeleket jelenti.
Végül is a szerszám kopásállóságának javítása nem egyetlen nagy „trükkről” szól, hanem apró, következetes változtatásokról a teljes folyamatban, a szerszámacél kiválasztásától a karbantartásig. Ha használszProgresszív fémbélyegzésalkatrészei számára a szerszámkészletek jelentik a legértékesebb eszközt, és ezek gondozása jövedelmezőbbé és megbízhatóbbá teszi működését.
Ha olyan progresszív bélyegző partnert keres, aki előnyben részesíti a hosszú élettartamot az állandó, kiváló minőség érdekébenFém bélyegzett rész,Hardveres bélyegzés, vagyPréselt résztermelés, azért vagyunk itt, hogy segítsünk. Lépjen kapcsolatba velünk, hogy megbeszéljük a projekt követelményeit, és megbeszéljük, hogyan optimalizálhatjuk a szerszámokat a hosszú élettartam és a költséghatékonyság érdekében.
Referenciák:
- Astakhov, alelnök (2006). A fémvágás tribológiája. Elsevier.
- DeGarmo, EP, Black, JT és Kohser, RA (2011). Materials and Processes in Manufacturing (11. kiadás). John Wiley & Sons.
- Shaw, MC (1996). Fémvágási alapelvek (2. kiadás). Oxford University Press.
- Tschätsch, H. és Dietrich, J. (2012). Alkalmazott tribológia: alapelvek és gyakorlat (2. kiadás). Springer.