15 Мая 2018

ИССЛЕДОВАНИЕ НАДЕЖНОСТИ ПРЕЦИЗИОННЫХ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ШТАМПОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ С ТВЕРДОСПЛАВНЫМИ СЛОЖНОКОНТУРНЫМИ ИНСТРУМЕНТАМИ МАЛЫХ СЕЧЕНИЙ (Монография, часть 12)

(читать ЧАСТЬ 11)

объясняется большим удельным весом основного технологического времени процессов штамповки (большая длина заготовок-лент, высокая скорость штамповки, – 400-1500 ходов в минуту).

 Отказы 6-8 менее значимы в условиях массового штамповочного производства, частота их появления невелика при почти одинаковых потерях времени на их устранение в сравнении с основными.

По второму признаку отказы можно поделить на полностью устранимые и ограниченно устранимые.

К первым относятся отказы вышеуказанных наименований, когда причины их возникновения систематические. Примерами их могут быть: трещины вставных матриц из-за забивки их полостей отходами по причине отсутствия или недостаточной величины освобождения; заусенцы на поверхностях штампуемой детали по причине грубых погрешностей центрирования инструментов; зарубание инструментов  и поломка пуансонов по той же причине; значительные отклонения от установленных чертежных допусков на размеры и взаимное расположение поверхностей детали по причине ошибок в координатах взаимного расположения поверхностей сопрягаемых инструментов; вытягивание отходов наверх зеркала матрицы из-за изначально большого зазора между инструментами после изготовления штампа.

Ко вторым относятся отказы указанных наименований, если они происходят под влиянием случайных причин. Примерами их могут быть: поломка рабочих кромок пуансонов под воздействием ряда причин: колебание механических характеристик материалов пуансонов и штампуемой ленты, критическое соотношение толщины поперечного сечения пуансона и толщины штампуемой ленты, критическое расположение пуансона в раскрое штампа по отношению к его перемычкам и т.д.; отклонение размеров и взаимного расположения поверхностей штампуемой детали от установленных допусков из-за случайных погрешностей позиционирования ленты на штампуемых переходах; появление недопустимой величины заусенцев на поверхностях штампуемой детали из-за случайного отклонения инструментов от правильного положения взаимного центрирования; вытягивание отходов наверх зеркала матрицы из-за случайного снижения силы трения между торцами отходов и стенками полости матрицы после определенного износа инструментов.

Перечисленные отказы наименований 1-8 могут быть полностью или ограниченно устранены в зависимости от того систематическими или случайными причинами они вызваны. После устранения систематических причин с течением времени полностью устранимые отказы определенного наименования могут проявляться уже как ограниченно устранимые в силу воздействия других – случайных причин.

По третьему признаку, – причинно-следственному – отказы могут быть поделены на:

  • отказы, связанные с разрушением рабочих частей инструментов штампов, – отказы наименований 1 и 2;
  • отказы, связанные с износом рабочих кромок инструментов штампов, – отказы наименований 3 и 4;
  • отказы, связанные с потерей точности штамповки прецизионных ТДСК, – отказы наименования 5;
  • отказы, систематически не встречающиеся, – отказы наименований 6-8.

2.2. Анализ отдельных видов отказов исследуемых штампов

По данным длительных наблюдений за работой ПРШПД с ТСИМС автором определены причины возникновения отдельных отказов в соответствии с их наименованиями .

Поломка пуансонов происходит по причине циклического воздействия растягивающих напряжений, концентрирующихся в объемах материала, прилегающих к опасным переходным зонам участков контура. Эти зоны представляют собой места, в которых ширина сечения вытянутого сложного контура близка к толщине штампуемого материала [14]. Выкрашивание в отличие от поломки представляют собой разрушение малого объема материала пуансона на участках, близких к контуру его сечения, не превышающих границы его контакта с разделяемым материалом. В работе [15] предложена и обоснована гипотеза о первопричинах разрушения материала пуансона в указанных локальных местах – макротрещинах, имеющих технологическое, но чаще всего усталостное происхождение.

Трещины стенок вставных матриц являются последствием статического воздействия растягивающих напряжений от контактных давлений отходов при забивке последними полости окна матрицы. Они происходят в опасных переходных зонах контуров окон матрицы, расположенных в местах выпуклостей к наружу окон [15,16]. В сравнении с поломками пуансонов данные разрушения происходят значительно реже. Выкрашивания рабочих кромок матриц также как и пуансонов, происходят от циклически действующих растягивающих напряжений в объемах, близких к зонам пластического контакта кромок с разделяемым материалом.

Заусеницы на поверхностях ТДСК в недопустимых по техническим условиям размерах являются следствием износа и выкрашивания рабочих кромок пуансонов и матриц в недопустимых пределах. В работе [17] доказано, что заусеницы, как правило, возникают в местах перегиба пробиваемых контуров ТДСК, которых значительно больше, чем в деталях простых форм. В данной работе выдвинута и доказана гипотеза о механике адгезионного  износа сложноконтурных твердосплавных инструментов, основанная на особенностях локализации дефектов структуры материала в объемах, близких к указанным местам перегиба. Также обоснована гипотеза [17], что микроразрушение (износ) приповерхностного слоя твердого сплава инструмента, а также его макроразрушение (выкрашивания и изломы) имеют общую физическую основу возникновения – накопление субмикротрещин от мультигенерации дефектов структуры сплава.

Вытягивание отходов наверх зеркала матрицы есть результат износа стенок сложноконтурных вставных матриц. Вытягивание происходит под воздействием адгезионного сцепления плоскости отхода с плоскостью рабочего торца пуансона при уменьшении трения торцов отходов о стенки рабочей полости окна матрицы из-за недопустимого износа данных стенок в переходных зонах контура разделения. При этом происходит усиление действия общего износа всего контура окна полости матрицы [7].

Вытягивание отходов, не связанное с износом стенок матрицы, происходит от накопления их в полости окна матрицы из-за забивки при резком возрастании трения их торцов о стенки полости. Такое вытягивание является признаком, предшествующим, как правило, трещинам стенок матрицы, хотя в ряде случаев трещины после такой забивки не образуются. Забивка отходами происходит как вследствие неслучайных (детерминированных) причин (например, изначально выполненный недостаточный уклон стенок полости матрицы), так и случайных (перекосы в движении отходов, попадание частиц разделяемого материала и т.д.)

Отклонение от установленных чертежом допусков на размеры, форму и взаимное расположение поверхностей ТДСК возникают от потери устойчивости соблюдения точностных параметров штампуемых деталей штампом в процессе его работы. Термин «потеря устойчивости» в отношении точности штампуемых деталей предложено связывать со случайным нарушением т.н. «прецизионной стойкости» штампа [9, 10, 11, 12] в основе которого лежит влияние ряда силовых и геометрических факторов как конструкции самого штампа, так и технологического процесса штамповки. «Устойчивая» точность размеров и взаимного расположения поверхностей детали зависит от случайного воздействия соотношений диаметров и расположений фиксирующих элементов штампа, толщины и механических свойств штампуемой ленты, силы прижима ленты, давления на нее фиксирующих элементов и т.д. «Устойчивая» точность формы как плоскости детали, так и ее отдельных элементов зависит от случайного воздействия силовых и геометрических факторов штампа и процесса штамповки: неравномерности технологических зазоров между инструментами, силы прижима ленты, параметры геометрической формы рабочего торца вырубного пуансона и т.д. Потеря устойчивости соблюдения штампом указанных точностных параметров штампуемых деталей, связанная не со случайными факторами воздействия, а с детерминированными, характерна влиянием, как правило, неточностей сборки штампа.

Зарубание рабочих поверхностей инструментов и связанная с ним статическая поломка пуансонов, как менее прочных по сравнению с матрицами, – происходит как от детерминированных, так и от случайных факторов. Зарубание от влияния детерминированных факторов происходит обычно от первоначальных неточностей сборки, т.е. от неправильного центрирования инструментов. Такой же исход имеет неправильная выстановка штампа на пресс. Зарубание от воздействия случайных факторов происходит, например, от микросдвигов кромок инструментов при нагружении штампа, – как дополнительное нарушение изначально неправильного центрирования инструментов. Последнее явление характерно именно для работы рассматриваемых штампов: при разделении тонколистовых материалов с повышенным содержанием легирующих элементов и одновременно весьма небольших зазорах и сложных контурах.

Вмятины, отпечатки, царапины на поверхности ТДСК появляются в результате попадания на штампуемую ленту частиц ее материала, а также инструментов и других механических включений, при этом указанные дефекты

(читать ЧАСТЬ 13)