12 technische Maßnahmen zur Verbesserung der Lebensdauer von Werkzeugen | MachineMFG

12 Technische Maßnahmen zur Verbesserung der Lebensdauer von Formen

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Die Form ist ein entscheidender Bestandteil der industriellen Produktion und dient als Grundlage für die Formenbauindustrie.

Auf internationaler Ebene ist die Gussform als herausragendes Element der Metallverarbeitung anerkannt und gilt als Symbol für den wirtschaftlichen und technologischen Fortschritt eines Landes.

Die Bedeutung der Entwicklung der Werkzeugindustrie ist weltweit anerkannt.

Dennoch gibt es in der Formenbauindustrie nach wie vor einige Herausforderungen, wie z. B. den Mangel an qualifizierten Fachkräften, veraltete Technologien, lange Fertigungszyklen, minderwertige Qualität, hohe Kosten und eine begrenzte Lebensdauer der Formen.

Weiterführende Lektüre: Wie lässt sich die Schimmelpilzqualität verbessern?

Statistiken und Analysen der zuständigen Stellen zufolge sind die Auswahl der Werkstoffe und die Wärmebehandlung der Werkzeuge für 50% der Faktoren verantwortlich, die zum Versagen der Werkzeuge beitragen. Dies unterstreicht die Bedeutung der richtigen Materialauswahl und Wärmebehandlung, um die Langlebigkeit und Wirksamkeit der Werkzeuge zu gewährleisten.

1. Vergleich des Sterbens im In- und Ausland

In der 11. Ausgabe des China Die Information Report von 2001 wird in Tabelle 1 die Lebensdauer von Werkzeugen in China und im Ausland verglichen.

Trotz 20-jähriger Fortschritte ist das Gesamtniveau der Schimmelpilze in China im Vergleich zum Ausland relativ unverändert geblieben.

Bei der Herstellung großer, präziser, komplexer und langlebiger Gussformen besteht jedoch noch ein erheblicher Unterschied zwischen China und dem Ausland.

Tabelle 1 Vergleich des Lebens im In- und Ausland

Art der FormFormteile, Materialien und AbmessungenMaterial der FormGesamtlebensdauer des Werkzeugs (Stanzzeiten, Teile)
Fortgeschrittener WeltstandardInnerstaatliche Ebene
StanzwerkzeugMessing, kohlenstoffarm StahlplatteFlache Stanzteile; Materialstärke ≤ 1mm, Größe 40mm × 40mm, φ 45mmKohlenstoff-Werkzeugstahl T8, T10 für konkave und konvexe Matrizen4 Millionen~7 Millionen<1 Million
Legierter Werkzeugstahl G12, G12MoV8 Millionen bis 10 Millionen3 Millionen~5 Millionen
Verwenden Sie Sinterkarbid YG15, YG20600 Millionen bis 3 Milliarden<50 Millionen
Siliziumstahlplatte für Motorrotor und -stator, Materialstärke ≤ 0,5mm, Größe < 200mmHartlegierung (mehrere Stationen kontinuierlich) Stanzwerkzeug)US Linina: 300 Millionen38 Millionen~50 Millionen
Kuroda Seiko: 270 Millionen
Statomat, Schweiz: 80 Millionen
Stellrem, UK: 100 Millionen
Feinschneiden dieBaustahl mit w≤ 0.2%;Zugstange, Nocken, Grundplatte und andere Feinschneidteile mit einer Materialstärke von weniger als 3mm oder 3-6mmLegierter Werkzeugstahl: Cr12MoV500000~1000000<150000
Legierter Werkzeugstahl: Cr12MoVHochgeschwindigkeitswerkzeug Stahl: W6Mo5G4V2300000~600000100000~120000
DruckgußformTeile aus AluminiumlegierungCr-Ni-Stahl, 3Cr2W8> 450000<200000
SchmiedegesenkStahl, KurbelwelleCr-Ni-Stahl, 5CrNiMo14000~200005000~7000
SpritzgussformABS, mittellegierter Werkzeugstahl> 500000200000~300000
Polyethylen, mittellegierter Werkzeugstahl> 2 Millionen500 Tausend

2. Technische Maßnahmen zur Verbesserung der Lebensdauer von Werkzeugen

2.1 Verwendung von reinem Hochleistungswerkzeugstahl

Materialien bilden die Grundlage, aber die Grundlage kann instabil sein. Das Werkzeug und Matrizenstahl (GB/T 1299-2014) listet die spezifischen Bestandteile von Kaltarbeitsmatrizenstahl, Warmarbeitsmatrizenstahl und Kunststoffmatrizenstahl auf und stellt strenge Anforderungen an Verunreinigungen und Gehalt.

Die Qualität des im Handel erhältlichen Matrizenstahls ist jedoch nach wie vor eine Quelle von Streitigkeiten zwischen Käufern und Verkäufern. Um diese Streitigkeiten zu vermeiden, empfiehlt es sich, bei seriösen Quellen zu kaufen und sich nicht von Billigpreisen verführen zu lassen.

Es ist auch wichtig, Pulverstahl, Sprühstahl und hochwertigen Stahl mit hohem Reinheitsgrad zu bevorzugen. Achten Sie bei der Auswahl von 3Cr2W8V-Stahl für Warmarbeitswerkzeuge auf folgende Eigenschaften Kohlenstoffgehalt.

Moderne ausländische Normen schreiben wc=0,25%~0,35% vor, während die chinesische Norm wc=0,30%~0,40% lautet. Dieser Stahl entspricht der Stahlnorm 3X2B8 Ø der ehemaligen Sowjetunion.

Die russische Norm TOCT 5950-2000 wurde auf wC=0,27%~0,33% geändert, während die chinesische Norm unverändert bleibt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass ein hoher Kohlenstoffgehalt in 3Cr2W8V-Stahl schädlich ist und zu frühen Ausfällen beiträgt.

2.2 Verfestigungs- und Zähigkeitsbehandlung durchführen

Wenn Warmarbeitsstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt und mittlerer Legierung nach dem Schmieden langsam abgekühlt wird oder wenn der Abschnitt des Gesenkrohlings groß ist (Durchmesser größer als 100 mm), können sich in der Struktur Kettenkarbide bilden, die zu frühem Sprödbruch, Heißrissbildung und Rissbildung im Gesenk führen.

Um die Festigkeit, Zähigkeit und Lebensdauer der Matrize zu verbessern, ist es notwendig, die Kettenkarbide durch eine Gewebevorbehandlung zu entfernen.

Der 3CrMoW2V-Stahl wird bei 1130°C normalgeglüht, wodurch M6C-Karbide aufgelöst werden können. Wenn die Luftabkühlungsrate mehr als 15°C/min beträgt, überschreitet sie die kritische Abkühlungsgeschwindigkeitund führt zur Bildung von Kettenkarbiden. Die anschließende Sphäroisierung Glühen kann Kettenkarbide eliminieren und zu einer gleichmäßigen Verteilung der Karbide führen.

2.3 Neues Wärmebehandlungsverfahren zur Vorbehandlung mit Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung

1)Der Prozess des Restwärmeglühens nach dem Schmieden wird durchlaufen durch thermomechanische Behandlung.

2)Ein neuartiges Verfahren zur Sphäroisierung Glühen wird für eine schnelle Homogenisierung verwendet.

3)Der Warmarbeitsstahl wird vom Hochtemperaturanlassen auf ein Anlassen bei mittlerer Temperatur umgestellt.

4)Die Abschrecken und Anlassen Behandlung erhöht wird.

2.4 Wärmebehandlung mit Vakuumabschreckung oder Schutzgas

Seit der erfolgreichen Einführung der Vakuumabschreckung von Cr12MoV-Stahlwerkzeugen in den späten 1980er Jahren hat die Vakuumabschreckung von Werkzeugen an Popularität gewonnen, insbesondere mit dem Aufkommen der Hochdruckgasabschreckung.

2.5 Kryogenische Behandlung

Die Tieftemperaturbehandlung einer abgeschreckten Matrize unter -110℃ führt zur Ausscheidung feiner Karbidrückstände und zur Umwandlung von Reststoffen. Austenit in Martensit umgewandelt. Dies erhöht die Verschleißfestigkeit, die Anlassbeständigkeit und die Dimensionsstabilität des Werkzeugs.

Die Lebensdauer eines Kaltstauchwerkzeugs für M12-Muttern kann durch eine kryogene Behandlung um das Zweifache erhöht werden, während die Lebensdauer eines Warmfließpresswerkzeugs aus einer Aluminiumlegierung um das Einfache verbessert werden kann.

2.6 Abkühlen und Abschrecken

Die Form besteht aus Schnellarbeitsstahl, und ihre Abschrecktemperatur ist anders als die des Werkzeugs. In der Regel wird eine Kühlabschreckung mit einer niedrigeren Abschreckungstemperatur durchgeführt.

So liegt beispielsweise die Abschrecktemperatur für W18BCrV-Stahl zwischen 1180-1200℃, während die von M2 und W9-Stahl 1160-1180℃ beträgt.

Das Abschrecken bei niedrigen Temperaturen führt zu einer guten Festigkeit und Zähigkeit, verringert das Risiko von Verformungen, Rissen und Werkzeugbrüchen und verbessert letztendlich die Leistung, Qualität und Lebensdauer des Werkzeugs.

2.7 Abschrecken bei hohen Temperaturen

Warmumformwerkzeuge aus Stählen wie 5CrNiMo, 5CrMnMo und 3CrW8V sollten bei einer höheren Temperatur abgeschreckt werden, um mehr Latten zu erzeugen. Martensit. Dies verbessert die Bruchzähigkeit und die Beständigkeit gegen thermische Ermüdung, was zu einer höheren Leistung und einer längeren Lebensdauer des Werkzeugs führt.

Weiterführende Lektüre: 10 Arten von Abschreckmethoden bei der Wärmebehandlung

2.8 Verstärkung und Zähigkeit von Verbundwerkstoffen

Erhitzen der Stahlform M2 auf 1180-1190℃ und anschließende isothermische Behandlung für 1-1,5 Stunden unterhalb der Frau Punktgefolgt von zwei Zyklen der Nitratvergütung bei 560℃ für 2 Stunden, kann zu einer Bbelow+M-Mehrphasenstruktur führen. Dieses Verfahren erhöht die Biegefestigkeit um 56% im Vergleich zum Abschrecken in Öl.

Beim Strangpressen von 08-Stahl-Werkstücken wird die Standzeit deutlich erhöht und das Werkstück verschleißt weniger.

In einem anderen Beispiel führt ein Wechsel des Vergütungsprozesses für H13-Stahlwerkzeuge zu einer Wärmeabschreckung bei 1030℃, gefolgt von einer isothermen Klassifizierung bei 250℃ für 10 Minuten, zu einer Erhöhung des aK-Wertes um 33,4% und einer 1,6-6 mal höheren Lebensdauer im Vergleich zu 3CrW8V-Stahl.

2.9 Anlassen in der ersten Anlaßart Sprödzone

Alles in der Welt ist relativ und nicht absolut. Die erste Art von Anlassen spröde Zone für T10A Stahl und GCr15 Stahl ist zwischen 230-270℃, während das Anlassen ist in der Regel bei 180-200℃ durchgeführt.

Einige Personen bevorzugen Vergütungsstahl in der ersten Art der spröden Zone, da dies zu einer hohen Ermüdungsfestigkeit führt.

Bei Kaltumformwerkzeugen, die einer geringen Spannungskonzentration unterliegen und auf Zug, Druck und Biegung beansprucht werden, bestimmt die Entstehung von Ermüdungsrissen ihre Lebensdauer. Daher ist es wichtig, ihre Festigkeit zu maximieren.

Dieser Prozess kann zu bemerkenswerten Ergebnissen führen.

2.10 Verstärkung der Oberfläche

Alle Arten von Formfehlern haben ihren Ursprung in der Regel an der Oberfläche, daher ist es wichtig, sich auf die "Oberfläche" zu konzentrieren. Dies kann durch verschiedene Behandlungen erreicht werden, wie Karbonitrieren, Nitrocarburieren, Oxidieren nach nitrierenDampfbehandlung, TD-Behandlung, Oberflächenbeschichtung, Borieren, Metallisieren, Schwefeln, Bor-Schwefel-Verbundaufkohlung, Oberflächeninduktionserwärmung, Laserabschreckung usw.

Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle Schimmelpilze durch diese Behandlungen gestärkt werden können. Weltweit werden derzeit folgende Methoden zur Verstärkung von Schimmelpilzoberflächen angewandt:

Thermisches Verfahren

  • Induktionshärtung
  • Flammenhärtung
  • Elektronenstrahl-Abschreckung
  • Impuls-Löschung
  • Laser-Umschmelzen
  • Schweißen
  • Laserabschrecken

Thermochemisches Verfahren

  • Boronisieren
  • Nitrieren
  • Einsatzhärtung
  • Karbonisierung
  • Vulkanisierung
  • Laserumschmelzen von Legierungen
  • Laser-Verstärkung
  • Oxidation

Elektrochemische Methode

  • Hart Verchromen
  • Platte mit Nickel
  • Kadmium-Beschichtung

Mechanische Methode

  • Rollender
  • Air-Jet-Behandlung
  • Polieren
  • Verdichtung
  • Schuss Hämmern Härten
  • Trommelbeschichtung

Thermodynamische Methode

  • Spray
  • Explosive Beschichtung

Chemisch/physikalische Methode

  • Ionenplattierung
  • Ionentransplantation
  • PVD-Beschichtung
  • CVD-Beschichtung
  • Plasma-CVD-Beschichtung

2.11 Verbesserung der thermischen Ermüdungsbeständigkeit von Warmumformwerkzeugen

Thermische Rissbildung und thermische Ermüdung beeinträchtigen die hohen Temperaturen Festigkeit von Werkstoffen und die Beschaffenheit der Formoberfläche. Kratzer und erosionsbedingte Verformungen können zur Bildung und zum Wachstum von Rissen beitragen, weshalb Maßnahmen zur Behebung dieser Probleme ergriffen werden.

1)Um die thermische Ermüdungsbeständigkeit von Y10-Stahlformen zu verbessern, wird empfohlen, die Abschrecktemperatur und die Anlasstemperatur entsprechend zu erhöhen.

2)Entkohlung sollte vermieden werden, da sie Ermüdungsrisse vergrößert und die thermische Ermüdungsfestigkeit.

3)Nitrieren, insbesondere wenn eine Verbindungsschicht vorhanden ist, kann die Bildung von Rissen durch thermische Ermüdung verhindern.

4)Schwach Oberflächenrauhigkeit und Verschleißlinien können die thermische Ermüdungsfestigkeit verringern.

5)Die Erhöhung der Hochtemperaturfestigkeit und der Plastizität kann zur Verbesserung der thermischen Ermüdungsfestigkeit beitragen.

6)Die durch das Erodieren verursachte große Verformungsschicht kann sich negativ auf die thermische Ermüdungsfestigkeit auswirken.

7)Das Anlassen bei hohen Temperaturen ist im Vergleich zum Anlassen bei niedrigen Temperaturen weniger empfindlich gegen Thermoschockrisse.

8)Die Beschichtung eines Warmumformwerkzeugs kann dessen thermische Ermüdungseigenschaften und Verschleißfestigkeit verbessern.

2.12 Methode zur Korrektur der Verformung durch Wärmebehandlung

Die Verformung durch Wärmebehandlung ist ein normaler Vorgang, und der Schlüssel ist, die Verformungsmuster zu verstehen und Anstrengungen zu unternehmen, sie zu korrigieren. Die folgenden Methoden können zur Korrektur verwendet werden:

1)Das Prinzip der superplastischen martensitischen Umwandlung kann zur rechtzeitigen Korrektur genutzt werden. Dies kann durch Abschrecken und Abkühlen von 4 m langen mechanischen Klingen und 1,5 m langen Räumnadeln auf die entsprechende Temperatur und anschließende sanfte Druckausübung zur Korrektur erfolgen. Der gleiche Ansatz kann für das Richten von Formen verwendet werden.

2)Druckhärten: Hierbei handelt es sich um ein Anlassen, bei dem Druck ausgeübt wird, um die Verformung beim Abschrecken zu korrigieren, z. B. bei großen und dünnen Klingen.

3)Kältebehandlungskorrektur: Für Teile aus rostfreiem Stahl, die einen höheren Anteil an RestaustenitKryogenische Behandlung bei -70℃ für 1-2 Stunden kann zu einer Vergrößerung der Größe führen. Cr12 Stahl sterben ist die am besten geeignet für diese Korrektur.

4)Warmstellen-Korrektur: Der am stärksten konvexe Teil eines Biegeteils kann mit einer Autogenflamme oder einem Hochfrequenz-Induktionserwärmungsgerät schnell auf etwa 700℃ erhitzt, schnell abgekühlt und dann korrigiert werden.

5)Hochfrequenz-Korrektur von Schrumpfungshohlräumen: Das gequollene Werkstück kann in einer Induktionsspule auf etwa 700℃ erhitzt und schnell abgekühlt werden, wodurch ein Lunker entsteht. Wenn mehrere Lunker vorhanden sind, sollte eine Entspannungsbehandlung durchgeführt werden.

6)Korrekturmethode für die Verdickung der Galvanik.

7)Chemische Korrosionskorrektur: Dies kann durch die Verwendung eines korrosiven Mittels wie 40% HNO3+60% H2O oder 20% HNO3+20% H2SO4 erreicht werden. Teile, die nicht korrodiert werden müssen, sollten mit Asphalt oder Paraffin geschützt werden.

8)Schnelle Abkühlung zur Korrektur von Schrumpfungshohlräumen: Bei Werkstücken mit vergrößerten Hohlräumen können diese geglüht und auf 700℃ erwärmt und dann zur Korrektur 1-2 mal schnell abgekühlt werden.

3. Schlussfolgerung

Wissenschaft und Technik sind die Hauptantriebskräfte in der Produktion. Die 12 technischen Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer von Formen, wie sie oben beschrieben wurden, sind sowohl wirtschaftlich als auch praktisch.

Durch eine sorgfältige Untersuchung der Ursachen für das Versagen von Formen, die Entwicklung von Plänen zur Behebung und die Umsetzung geeigneter technischer Maßnahmen ist es möglich, qualitativ hochwertige Formen mit einer langen Lebensdauer herzustellen.

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