Co je tepelná expanze?

Ocel roste, když se zahřeje. Při práci s lisováním tento růst způsobuje problémy.

Stavěl jsem razidla 18 let. Obchody, ve kterých jsem pracoval, přišly o tisíce dolarů na díly, které vyšly špatně, protože někdo nepočítal s teplem. Progresivní matrice běžící rychlostí 600 zdvihů za minutu vytváří tření. Toto tření zvyšuje teplotu lisovací a zápustkové oceli. Ocel se roztahuje. Povolení, které jste včera uzemnili, již nejsou povoleními, které máte dnes.

Čísla

Nástrojová ocel expanduje zhruba o 11 až 12,5 mikrometrů na metr pro každý stupeň Celsia změny teploty. To zní málo. Na 200mm zápustce se zvýšení teploty o 30 stupňů přidá k vašim rozměrům asi 0,07 mm. Právě jste sfoukli toleranci na díl, který potřeboval ±0,05 mm.

Ocel D2, ocel A2 a většina nástrojových ocelí-kalitelných na vzduchu spadají do tohoto rozmezí 11–12,5. Karbid je nižší, kolem 5-6. Obecný kov, který lisujete, má svůj vlastní koeficient. Hliník se roztahuje téměř dvakrát více než ocel. Nerez sedí někde mezi.

Kde se to ukáže

Wire EDM je prvním místem, kde většina obchodů s lisovacími nástroji vidí, že tepelná roztažnost způsobuje skutečné problémy. Dielektrická kapalina řídí teplotu, ale obrobek se během řezání stále zahřívá. Blok, který ráno měřil 150 000 mm, mohl odpoledne ukazovat 150 015 mm. Některé obchody neprovedou konečná měření, dokud součástka nebude přes noc ležet.

Broušení je horší. Kolo generuje teplo v místě kontaktu. Bez záplavového chladiva může povrchová bruska vložit dostatek tepla do vložky matrice, aby odhodila místo otvoru o několik desetin. Z tohoto důvodu se při souřadnicovém broušení používají chladicí-systémy s řízenou teplotou. Lepší obchody udržují brusnou kapalinu do 1 stupně.

Během výroby se matrice zahřívá předvídatelným způsobem. Prvních 50 dílů často vykazuje jiné rozměry než díly 500 až 1000. Zkušení operátoři lisu to vědí. Po zahřátí vyřadí první rány nebo upraví výšku uzavření lisu.

Problémy s montáží matrice

Souprava matric postavená při pokojové teplotě se při provozní teplotě chová odlišně. Držák razníku a patka se rozšiřují. Vodicí kolíky a pouzdra se rozšiřují. Pokud se materiály neshodují, přizpůsobení se změní.

Viděl jsem obchody používat bronzová vodicí pouzdra v ocelových botách, aniž by přemýšlely o tepelném nesouladu. Bronz se roztahuje více než ocel. Pod teplem se pouzdro ve vývrtu uvolní. Kostka začíná chodit.

Hmoždinky představují podobný problém. Skluzná-hmoždinka při 20 stupních se změní na volnou hmoždinku při 40 stupních . Některé obchody používají pro kompenzaci těsnější uložení s přesahem. Jiní pohyb akceptují a ovládají ho patními bloky.

Co funguje

Obchody s řízenou teplotou-pomáhají. Udržování okolní teploty 20 stupňů ± 1 stupeň zajišťuje konzistentnost měření. Většina nástrojáren, ve kterých jsem pracoval, nebyla regulována teplotou. Naučíte se s tím pracovat.

Nechat součásti stabilizovat se před konečným obráběním je důležitější, než si většina lidí připouští. Část zdrsněte, nechte 24 hodin odležet a poté dodělejte. Díl uvolňuje vnitřní napětí a dosahuje rovnováhy s místností. Vaše konečné rozměry drží.

Důsledné spouštěcí postupy na lisu snižují odchylky dílů. Nechejte matrici 15 minut, než si součásti ponecháte. Ocel dosáhne provozní teploty. Povolení se ustálí.

U lisovnic, které běží za horka-vysoko{1}}rychlostní aplikace nebo u-těžkých materiálů-kanály pro chlazení vyvrtané skrz sekce lisů, odvádějí teplo ven. Automobilový průmysl je ve velké míře používá pro operace lisování za tepla, kde polotovar přichází pod úhlem 900 stupňů. Voda nebo olej cirkuluje průchody obrobenými do čel matrice.

Kompenzace

Někteří návrháři matric přidávají ke svým výtiskům kompenzaci. Řezou drát EDM profil o 0,01 mm podprůměr s vědomím, že díl poroste v provozu. Tento přístup vyžaduje výrobní data. Musíte přesně vědět, jak je kostka horká a jak velký růst to způsobuje.

Na progresivních matricích s více stanicemi může každá stanice expandovat jinak. Tvářecí stanice generují více tepla než tvářecí stanice. Rozvržení pásu musí zohledňovat kumulativní efekty.

Většina obchodů tepelnou kompenzaci nepočítá. Vytvářejí matrici pro tisk, testují díly, pak zjišťují a upravují, dokud díly nevyjdou správně. Tohle funguje. Trvá to déle.

Co nefunguje

Ignorování problému nefunguje. Sledoval jsem, jak výrobci matric tráví dny hledáním rozměrového problému, který se ukázal být tepelným driftem v brusírně. AC jednotka se zapínala a vypínala. Teplota v místnosti se vyšplhala o 5 stupňů. Každý díl vyšel jinak.

Důvěřovat CMM bez kontroly pokojové teploty nefunguje. Souřadnicové měřicí stroje kompenzují vlastní tepelnou roztažnost. Nekompenzují část sedící na žule.

Uspěchaná výstupní kontrola nefunguje. Část čerstvě z drátěného stroje nemá stejnou velikost jako část, která seděla na lavici čtyři hodiny.

Sečteno a podtrženo

Tepelná roztažnost je fyzika. Své o tom ví každý výrobce kostek. Ne každý výrobce kostek to plánuje. Obchody, které kontrolují své prostředí, stabilizují své díly a dodržují konzistentní postupy, dosahují lepších výsledků. Obchody, které netráví více času úpravou, zemřou v lisu.

Čísla jsou v příručkách. Koeficient pro vaši ocel je na vyhledávání Googlem. Nejtěžší je vybudovat návyky, které tvoří teplo v každé operaci, každý den. Po 18 letech si stále musím připomínat, abych nechal díly vychladnout, než je změřím.