Što je toplinska ekspanzija?

Čelik raste kad se zagrije. U radu kalupa za štancanje taj rast uzrokuje probleme.

Gradio sam matrice 18 godina. Trgovine u kojima sam radio izgubile su tisuće dolara na dijelove koji su ispali pogrešni jer netko nije računao na grijanje. Progresivna matrica koja radi brzinom od 600 udaraca u minuti stvara trenje. To trenje podiže temperaturu čelika za proboj i kalup. Čelik se širi. Dozvole koje ste prizemljili jučer više nisu dozvole koje imate danas.

Brojevi

Alatni čelik se širi za otprilike 11 do 12,5 mikrometara po metru za svaki stupanj Celzijusa promjene temperature. To zvuči malo. Na dijelu kalupa od 200 mm, porast temperature od 30 stupnjeva dodaje oko 0,07 mm vašim dimenzijama. Upravo ste pretjerali svoju toleranciju na dijelu koji je trebao ±0,05 mm.

D2 čelik, A2 čelik i većina alatnih čelika-za kaljenje zraka spadaju u taj raspon od 11-12,5. Karbid je niži, oko 5-6. Osnovni metal koji utiskujete ima svoj koeficijent. Aluminij se širi gotovo dvostruko više od čelika. Nehrđajući čelik nalazi se negdje između.

Gdje se pojavljuje

Wire EDM je prvo mjesto gdje većina radionica vidi da toplinsko širenje uzrokuje prave probleme. Dielektrična tekućina kontrolira temperaturu, ali obradak se još uvijek zagrijava tijekom rezanja. Blok koji je ujutro mjerio 150.000 mm mogao bi biti 150.015 mm do poslijepodneva. Neke trgovine neće poduzeti konačna mjerenja dok dio ne odstoji preko noći.

Brušenje je gore. Kotač stvara toplinu na mjestu kontakta. Bez tekućine za hlađenje, površinska brusilica može unijeti dovoljno topline u umetak matrice da odmakne mjesto provrta za nekoliko desetina. Iz tog razloga operacije brušenja šablona koriste-sustave rashladnog sredstva s kontrolom temperature. Bolje trgovine drže svoju tekućinu za mljevenje unutar 1 stupnja.

Tijekom proizvodnje, matrica se zagrijava prema predvidljivom uzorku. Prvih 50 dijelova često pokazuju različite dimenzije od dijelova od 500 do 1000. Iskusni rukovatelji tiska to znaju. Odbacit će prve snimke ili prilagoditi visinu zatvarača nakon zagrijavanja.

Problemi sa sklapanjem matrice

Set kalupa izrađen na sobnoj temperaturi ponaša se drugačije na radnoj temperaturi. Držač bušilice i papučica matrice se šire. Vodilice i čahure se šire. Ako se materijali ne podudaraju, pristajanje se mijenja.

Vidio sam trgovine kako koriste brončane vodilice u čeličnim cipelama bez razmišljanja o toplinskoj neusklađenosti. Bronca se širi više od čelika. Pod utjecajem topline, čahura postaje labavija u provrtu. Kocka počinje hodati.

Tiplovi predstavljaju sličan problem. Klizni klin-na 20 stupnjeva postaje labavi tipl na 40 stupnjeva. Neke trgovine koriste čvršće interferencije za kompenzaciju. Drugi prihvaćaju pokret i kontroliraju ga blokovima pete.

Što djeluje

Pomažu-trgovine s kontroliranom temperaturom. Održavanje ambijentalne temperature od 20 stupnjeva ±1 stupanj čini mjerenje dosljednim. Većina alatnica u kojima sam radio nije imala kontroliranu temperaturu. Naučiš to zaobići.

Pustiti dijelove da se stabiliziraju prije završne strojne obrade važnije je nego što većina ljudi priznaje. Grubo napravite dio, ostavite ga 24 sata, a zatim ga dovršite. Dio ublažava unutarnji stres i postiže ravnotežu s prostorijom. Vaše konačne dimenzije ostaju.

Dosljedni postupci pokretanja na preši smanjuju varijacije dijelova. Pustite matricu 15 minuta prije nego što zadržite dijelove. Čelik postiže radnu temperaturu. Razmaci se slažu.

Za matrice koje pokreću vruće -velike-brzinske aplikacije ili teške{2}}materijale-rashladni kanali izbušeni kroz dijelove matrice izvlače toplinu. Automobilska industrija ih opsežno koristi za operacije vrućeg žigosanja gdje praznina dolazi na 900 stupnjeva. Voda ili ulje cirkulira kroz prolaze koji su strojno izrađeni u površinama matrice.

Kompenzacija

Neki dizajneri matrica dodaju kompenzaciju svojim otiscima. Režu žičanu EDM profil 0,01 mm ispod veličine znajući da će dio porasti tijekom rada. Ovaj pristup zahtijeva proizvodne podatke. Morate točno znati koliko se matrica zagrijava i koliko rasta to uzrokuje.

Na progresivnim kalupima s više stanica, svaka se stanica može drugačije proširiti. Stanice za formiranje stvaraju više topline nego stanice za zatvaranje. Raspored trake mora uzeti u obzir kumulativne učinke.

Većina trgovina ne izračunava toplinsku kompenzaciju. Izrađuju matricu za ispis, pokreću testne dijelove, zatim uočavaju i prilagođavaju dok dijelovi ne ispadnu ispravni. Ovo radi. Dulje traje.

Što ne radi

Ignoriranje problema ne funkcionira. Gledao sam proizvođače kalupa kako provode dane tražeći problem dimenzija za koji se pokazalo da je toplinski drift u sobi za mljevenje. AC jedinica se uključivala i gasila. Sobna temperatura se kretala za 5 stupnjeva. Svaki dio je ispao drugačiji.

Vjerovati CMM-u bez provjere sobne temperature ne funkcionira. Koordinatni mjerni strojevi kompenziraju vlastito toplinsko širenje. Oni ne nadoknađuju dio koji sjedi na granitu.

Žurba sa završnim pregledom ne funkcionira. Dio koji je tek skinut sa stroja nije iste veličine kao dio koji je stajao na stolu četiri sata.

Suština

Toplinsko širenje je fizika. Svaki proizvođač matrica zna za to. Ne planira to svaki proizvođač matrica. Prodavnice koje kontroliraju svoje okruženje, stabiliziraju svoje dijelove i slijede dosljedne postupke postižu bolje rezultate. Trgovine koje ne troše više vremena na prilagodbu umiru u tisku.

Brojevi su u priručnicima. Koeficijent za vaš čelik udaljen je Google pretraživanjem. Teži dio je izgraditi navike koje računaju na toplinu u svakoj operaciji, svaki dan. Nakon 18 godina, još uvijek se moram podsjećati da pustim dijelove da se ohlade prije nego što ih izmjerim.