Wat is thermische uitzetting?

Staal groeit als het warm wordt. Bij het stempelwerk zorgt die groei voor problemen.

Ik bouw al 18 jaar matrijzen. De winkels waar ik heb gewerkt, zijn duizenden dollars kwijtgeraakt aan onderdelen die er verkeerd uitkwamen omdat iemand geen rekening had gehouden met de hitte. Een progressieve matrijs die met 600 slagen per minuut draait, genereert wrijving. Die wrijving verhoogt de temperatuur van het stempel- en matrijsstaal. Het staal zet uit. De toestemmingen die u gisteren heeft afgegeven, zijn niet langer de toestemmingen die u vandaag heeft.

De cijfers

Gereedschapsstaal zet bij elke graad Celsius temperatuurverandering ongeveer 11 tot 12,5 micrometer per meter uit. Dat klinkt klein. Op een matrijsgedeelte van 200 mm voegt een temperatuurstijging van 30 graden ongeveer 0,07 mm toe aan uw afmetingen. Je hebt zojuist je tolerantie overschreden op een onderdeel dat ±0,05 mm nodig had.

D2-staal, A2-staal en de meeste lucht-hardende gereedschapsstaalsoorten vallen in dat bereik van 11-12,5. Carbide is lager, ongeveer 5-6. Het basismetaal dat u stempelt, heeft zijn eigen coëfficiënt. Aluminium zet bijna twee keer zoveel uit als staal. RVS zit daar ergens tussenin.

Waar het verschijnt

Draadvonken is de eerste plaats waar de meeste matrijzenwinkels zien dat thermische uitzetting echte problemen veroorzaakt. De diëlektrische vloeistof regelt de temperatuur, maar het werkstuk wordt nog steeds warm tijdens het snijden. Een blok dat 's morgens 150.000 mm meet, kan 's middags 150.015 mm zijn. Sommige winkels voeren pas de definitieve metingen uit als het onderdeel een nacht heeft stilgestaan.

Slijpen is erger. Het wiel genereert warmte op het contactpunt. Zonder vloedkoelmiddel kan een oppervlakteslijper voldoende warmte in een matrijsinzetstuk stoppen om een ​​boorlocatie met enkele tienden af ​​te stoten. Om deze reden wordt bij het slijpen van mallen gebruik gemaakt van temperatuur-gecontroleerde koelvloeistofsystemen. De betere winkels houden hun slijpvloeistof binnen de 1 graad.

Tijdens productieruns warmt de matrijs volgens een voorspelbaar patroon op. De eerste 50 onderdelen hebben vaak andere afmetingen dan de onderdelen 500 t/m 1000. Ervaren persoperatoren weten dit. Ze schrappen de eerste schoten of passen de perssluithoogte aan na het opwarmen.

Problemen met matrijsmontage

Een matrijsset die bij kamertemperatuur is gebouwd, gedraagt ​​zich anders bij bedrijfstemperatuur. De stempelhouder en de matrijsschoen zetten uit. De geleidepennen en bussen zetten uit. Als de materialen niet bij elkaar passen, verandert de pasvorm.

Ik heb gezien dat winkels bronzen geleidebussen in stalen schoenen gebruikten zonder na te denken over de thermische mismatch. Brons zet meer uit dan staal. Bij hitte wordt de bus losser in de boring. De dobbelsteen begint te lopen.

Paspennen vormen een soortgelijk probleem. Een glijdende plug-op 20 graden wordt een losse plug op 40 graden. Sommige winkels gebruiken een strakkere interferentiepassing om dit te compenseren. Anderen accepteren de beweging en controleren deze met hielblokken.

Wat werkt

Temperatuur-gecontroleerde winkels helpen. Door de omgevingstemperatuur op 20 graden ±1 graden te houden, zijn de metingen consistent. De meeste gereedschapskamers waarin ik heb gewerkt, waren niet temperatuurgecontroleerd. Je leert er omheen te werken.

Onderdelen laten stabiliseren voordat ze definitief worden bewerkt, is belangrijker dan de meeste mensen toegeven. Ruw een deel op, laat het 24 uur zitten en maak het dan af. Het onderdeel verlicht interne stress en bereikt evenwicht met de kamer. Je uiteindelijke afmetingen blijven behouden.

Consistente opstartprocedures op de pers verminderen de variatie in onderdelen. Laat de matrijs 15 minuten draaien voordat u de onderdelen bewaart. Het staal bereikt de bedrijfstemperatuur. De ontruimingen zijn geregeld.

Bij matrijzen die heet worden,-toepassingen met hoge-snelheden of zwaar-materiaal van zware kwaliteit-, trekken de koelkanalen die door de matrijssecties zijn geboord de warmte naar buiten. De auto-industrie gebruikt deze op grote schaal voor warmstempelbewerkingen waarbij de blanco binnenkomt op 900 graden. Water of olie circuleert door doorgangen die in de matrijsvlakken zijn aangebracht.

Compensatie

Sommige stempelontwerpers voegen compensatie toe aan hun afdrukken. Ze sneden het draadvonkprofiel 0,01 mm ondermaat af, wetende dat het onderdeel tijdens gebruik zal groeien. Deze aanpak vereist productiegegevens. Je moet precies weten hoe heet de dobbelsteen wordt en hoeveel groei dat veroorzaakt.

Op progressieve dobbelstenen met meerdere stations kan elk station anders uitbreiden. De vormstations genereren meer warmte dan stansstations. Bij de strookindeling moet rekening worden gehouden met cumulatieve effecten.

De meeste winkels berekenen geen thermische compensatie. Ze bouwen de matrijs om te printen, voeren testonderdelen uit, spotten en passen aan totdat de onderdelen er goed uitkomen. Dit werkt. Het duurt langer.

Wat werkt niet

Het probleem negeren werkt niet. Ik heb matrijzenmakers dagen zien doorbrengen met het achtervolgen van een afmetingsprobleem dat thermische drift in de maalkamer bleek te zijn. De AC-unit ging aan en uit. De kamertemperatuur schommelde 5 graden. Elk onderdeel kwam er anders uit.

Vertrouwen op de CMM zonder de kamertemperatuur te controleren werkt niet. Coördinaatmeetmachines compenseren hun eigen thermische uitzetting. Ze compenseren niet het deel dat op het graniet zit.

Een eindinspectie overhaasten werkt niet. Een onderdeel dat vers van de draadmachine komt, heeft niet dezelfde grootte als een onderdeel dat vier uur op de bank heeft gelegen.

De onderste regel

Thermische uitzetting is natuurkunde. Elke stempelmaker weet ervan. Niet elke matrijzenmaker heeft daar plannen voor. De winkels die hun omgeving beheersen, hun onderdelen stabiliseren en consistente procedures volgen, behalen betere resultaten. De winkels die niet meer tijd besteden aan het aanpassen sterven in de pers.

De cijfers staan ​​in de handboeken. De coëfficiënt voor uw staal is slechts een Google-zoekopdracht verwijderd. Het moeilijkste is het aanleren van gewoontes die bij elke operatie, elke dag, voor de warmte zorgen. Na 18 jaar moet ik mezelf er nog steeds aan herinneren onderdelen te laten afkoelen voordat ik ze meet.