Science des matrices : résoudre les problèmes de poinçonnage et d'écaillage des matrices

Les emboutisseurs et les constructeurs de matrices découpent et forment des aciers avec des résistances plus élevées que jamais, qui continuent d'augmenter chaque année. Il y a vingt-cinq ans, si un métal avait une résistance à la traction de 60 000 livres par pouce carré (PSI), il était considéré comme "à haute résistance" et difficile à couper et à former. Aujourd'hui, il n'est pas rare que les emboutisseurs forment des métaux avec des résistances à la traction de plus de 174 000 PSI.

Ces métaux plus résistants nécessitent plus de forces et d'énergie pour se former et se couper. Par la suite, la coupe de métaux à haute résistance augmente la charge de choc qui se produit sur les sections et les composants de coupe. Une charge de choc excessive des poinçons et des matrices provoque souvent l'écaillage prématuré ou même la fissuration des arêtes de coupe.

Statistiquement parlant, la cause profonde de l'écaillage du poinçon est le type de presse. Certains types de presses, même neuves ou en parfait état de fonctionnement, ne sont pas adaptées aux applications de précision à fort tonnage. Les presses Gap-frame et C-frame en sont deux exemples typiques. Bien que ces types de presses soient très populaires et largement utilisés, ils ont souvent des taux de déflexion élevés lorsqu'ils sont soumis à des forces proches de leur capacité. En d'autres termes, lorsque le tonnage sur le vérin augmente, la quantité de déviation du vérin par rapport à la traverse augmente, ce qui provoque un mauvais alignement du poinçon de perçage et de la section de coupe.

La plupart des presses à cadre intercalaire sont conçues pour une déflexion par pouce de profondeur de gorge. Par exemple, si vous avez une presse à châssis avec un lit de 24 pouces de profondeur évalué à 100 tonnes et que vous calculez la déflexion du vérin à traversin lorsque 100 tonnes sont appliquées à la presse, le vérin peut être non parallèle au renforcer jusqu'à 0,048 po. Ce calcul utilise un taux de déflexion de 0,002 po par pouce de profondeur de gorge. La plupart des anciennes presses à cadre intercalaire sont évaluées entre 0,0015 et 0,002 pouces. déviation par pouce de profondeur de gorge.

Les vibrations de la presse sont également un problème avec les presses à fente, en particulier lors de l'utilisation de poinçons en carbure monobloc. Bien que le carbure soit extrêmement résistant à l'usure, sa capacité à absorber les chocs et les vibrations est très faible.

Dans la mesure du possible, utilisez une presse droite ou à cadre carré. Ces presses fléchissent généralement 12 fois moins qu'une presse à cadre intercalaire. Le système de guidage sur une presse à côté droit est généralement plus précis et rigide que sur une presse à cadre intercalaire également.

L'utilisation d'une presse à servocommande peut également réduire l'écaillage du poinçon car, contrairement à une presse à manivelle conventionnelle, une presse à servocommande peut ralentir le vérin au point où les poinçons de coupe entrent en contact avec le matériau en feuille, ce qui réduit la charge de choc de la coupe. sections. Et contrairement à une presse à manivelle conventionnelle, une servopresse dispose généralement de toute l'énergie disponible à ce point de contact, ce qui en fait une machine de découpe et de formage de métal idéale.

N'oubliez pas que tous les travaux effectués dans une presse sont mieux adaptés pour avoir lieu directement sous le vérin et idéalement dans les limites du gibbing du vérin. Évitez que les matrices ne s'étendent au-delà de la surface du vérin et de la traverse, car cela entraînera très probablement le basculement et la déviation importante du vérin, en particulier si la découpe ou le formage a lieu dans la zone en surplomb.

Et voici une astuce sur le basculement : si vous ne savez pas si le vérin de votre presse bascule, rebondit, saute ou dévie, prenez une vidéo au ralenti du cycle de la presse et regardez-la attentivement.

En cas d'écaillage du poinçon, choisissez un acier à outils à haute résistance aux chocs. L'acier à outils conventionnel le plus populaire avec une résistance aux chocs impressionnante est le S-7, mais bien que ce type d'acier à outils aide à réduire l'écaillage, il nécessitera probablement un affûtage fréquent.

Certaines nuances d'aciers à outils pour la métallurgie des poudres sont très bien adaptées aux applications nécessitant une résistance élevée aux chocs. Ils offrent non seulement la résistance aux chocs requise, mais également une résistance à l'usure abrasive et adhésive. Gardez à l'esprit, cependant, que les aciers à outils de la métallurgie des poudres peuvent être un peu chers.

Le processus d'usinage par décharge électrique (EDM) du fil peut également endommager l'acier et entraîner une panne prématurée du poinçon. Au niveau microscopique, la combustion du fil ressemble à un éclair sortant du fil et frappant la section d'acier à outils. Cette décharge crée un cratère fondu de lave d'acier à décharger hors de la section d'acier à outils.

Essentiellement, ce processus fait fondre l'acier à outils trempé à l'air alors qu'il est immergé dans l'eau. Le processus de trempe rapide rend l'acier très cassant à la surface du fil coupé. L'utilisation d'une coupe de peau à faible ampérage peut aider à réduire les dommages à l'acier à outils. Pour les poinçons complexes brûlés au fil, la section brûlée au fil doit être détendu après EDM. Ce processus de revenu - chauffer la section d'acier à outils dans un four à environ 50 degrés F en dessous de sa température de revenu finale - restaure la ténacité du tranchant tout en maintenant la dureté nécessaire.

Préparation des bords . Prenez le temps de tailler un très petit rayon (environ 0,002 po) sur le bord de vos poinçons de coupe pour empêcher le bord de s'écailler ou de se casser. Il suffit d'enlever la bavure de meulage avec un morceau de laiton doux peut aider.

Enrobage. Les revêtements en acier à outils tels que le titane et le carbure aident à réduire la friction et l'usure. Le revêtement d'un poinçon peut augmenter sa durée de vie jusqu'à 500 %. Cependant, gardez à l'esprit que le revêtement d'un poinçon ne fait rien pour augmenter sa ténacité ; il améliore uniquement la résistance à l'usure.

Affûtage. Très simplement, les poinçons peuvent casser à cause d'une mauvaise méthode d'affûtage. L'utilisation d'une meule inappropriée et le fait de ne pas maintenir le poinçon de perçage au frais pendant le processus de meulage peuvent entraîner des micro-fissures sous contrainte ou des fissures thermiques. Pour éviter les problèmes, évitez de brûler les poinçons et utilisez la meule appropriée. Une meule à grain grossier et à liant souple convient généralement mieux aux poinçons en acier à outils de qualité supérieure.