8. fejezet: A termék szerkezete és a kialakítási lépések
A hidegnyomóüzemekben gyakran előfordul egy jelenség:
Egyazon anyagmárka és méret esetén az egyszerű csavarok gyártása zökkenőmentes; ám amikor nagyfejű, vékony felfúvott peremű, mélyfuratos vagy többfokozatú termékek gyártására váltanak, már feltűnnek a hiányos kitöltés, hajtogatódás, excentrikusság, sőt repedések is.
Ilyenkor sokak első gondolata: vajon ez a mostani anyag nem megfelelő?
Valójában az anyag nem változott, csak a termék elvárásai határozzák meg, „hogyan viselkedjen” az anyag.
A hidegnyomás nem pusztán az acél rövidítése, hanem a rendelkezésre álló anyagot a termék szerkezetének megfelelően újraosztja.
Ebben a fejezetben még nem térünk ki az anyagra, a felületi bevonatra és a berendezésekre, csupán arról szólunk, hogy a termék szerkezete és a kialakítási lépések miként befolyásolják az anyagmozgást.
Többállásos kialakítási útvonal vázlata: minden állás csak az anyagmozgatás egy részét látja el.
I. Hova kerül az anyag a hidegnyomás során?
A hidegnyomás közben az anyag nem jön létre a semmiből és nem tűnik el nyomtalanul; csupán egyik helyről a másikra áramlik.
A fejnél fölöslegessé vált anyag az eredeti rúdanyagból származik; ha a felfúvott perem átmérője nő, az azt jelenti, hogy az anyag a középpont felől kifelé áramlik; ha belső furat szükséges, az anyagnak a furatvasat elkerülve kell átcsoportosulnia a lyuk környékére.
A hidegnyomást úgy is felfoghatjuk, mint az anyag útvonalainak megszervezését:
mely része haladjon előre;
mely része terüljön ki kifelé;
mely helyen alakuljon át először;
mely helyen formálódjon később;
egyetlen műveletben vagy több állásban végezzük-e a kialakítást.
Minél egyenesebb az útvonal és minél enyhébbek a változások, annál könnyebben érhető el az anyag egyenletes kialakítása; minél hosszabb az útvonal és minél szűkebbek a fordulatok, annál valószínűbb, hogy lokális eltérések jelentkeznek.
II. Milyen termékstruktúrák teszik próbára jobban az anyagmozgást?
1. Nagy fej, vékony rúd
Ha egyszerre nagy mennyiségű anyagot irányítunk a fej felé, a középső részek már túlzsúfolttá válhatnak, miközben a külső perem még nem egyenletesen terül el, így végül hiányos kitöltés, helyi hajtogatódás vagy peremi repedések léphetnek fel.
2. Nagy felfúvott perem, de igen vékony vastagság
A vékony felfúvott perem látszólag kevés anyagot igényel, ám gyakorlatilag nem egyszerű kialakítani.
Az anyagnak hosszú távon kell kifelé áramolnia, miközben egyúttal a perem vastagságát is egyenletesen kell fenntartania. A középső és a külső régiók áramlási üteme nem egyezik, a külső perem pedig gyakran a leggyengébb ponttá válik.
Ezért a nagyfelfúvott peremes termékeknél nemcsak a végleges átmérőt kell figyelembe venni, hanem azt is, hogyan juttatják lépésről lépésre az anyagot a külső peremhez.
3. Váratlan fokozatváltás, túl meredek átmenet
Amikor a termék durva átmérőből hirtelen vékony átmérővé válik, vagy ha a szomszédos részek között nincs finom átmenet, az anyag olyan, mintha hirtelen meredek kanyarhoz érne.
Egy rész az anyagból akadályba ütközik, míg a másik továbbhalad, így a határpontokon felhalmozódás, hajtogatódás vagy egyenetlen deformáció léphet fel.
4. Mély furat, vékony hosszirányú furat vagy vékony falú szerkezet
A belső furat kivágásakor az anyag nem tűnik el, hanem a furatvas környékére szorul át.
Minél mélyebb a furat és minél vékonyabb a fal, annál nagyobb igényeket támaszt az anyagelosztás. Ha az előző állás nem készíti elő megfelelően az anyagot, a későbbi erőltetett kialakítás könnyen egyenetlen falvastagságot, eltolódott furatot vagy helyi sérüléseket okozhat.
III. Miért nem lehet mindent egyetlen munkafolyamatban elvégezni?
Egyszerű termékek egyszeri munkafolyamattal is kialakíthatók, mert az anyag rövidebb távolságot tesz meg, és az áramlási irány is viszonylag egyenletes.
Ha összetett termékeket szintén „egy lépésben” szeretnénk elkészíteni, az olyan lenne, mintha sok jármű egyszerre akarna áthaladni egy igen keskeny útkereszteződésen: a cél ugyan világos, de közben nincs elegendő hely az irányváltások végrehajtásához.
A többállásos hidegnyomás értéke abban rejlik, hogy a túl nagy változásokat apróbb részekre bontja:
az előző állások megfelelő alakú nyersanyagot készítenek elő;
a középső állások irányítják az anyag áramlását a szükséges helyekre;
a következő állások pedig befejezik a méretezést, a kontúr kidolgozását és a lokális részletek kialakítását.
Például egy nagy franciafejes csavar esetében először vastagabb, kisebb előalakú fejet hoznak létre, majd fokozatosan kiterjesztik kifelé, végül kialakítják a franciafej pontos méretét.
Ez nem pusztán az állások számának növelése, hanem annak biztosítása, hogy minden egyes állás csak egyetlen fő feladatot lásson el.
Többállásos hidegnyomógép munkaterülete: a termék fokozatosan alakul ki a különböző állásokon keresztül.
IV. Minél több állás, annál jobb?
Nem feltétlenül.
Helytelen munkafolyamat-tervezés esetén az anyag az egyik állásban kifelé áramlik, a következő állásban azonban kénytelen befelé préselődni; az imént kialakított részek ismét jelentős formaváltozáson mennek keresztül, ami tovább súlyosbítja az anyagdeformáció koncentrációját.
A munkafolyamatok ésszerűségének megítéléséhez három kérdést kell figyelembe vennünk:
Minden lépésben merre halad elsősorban az anyag?
Az egymást követő két lépésben folytonos-e az áramlási irány?
Van-e olyan lépés, amelyik hirtelen a forma változásának nagy részét magára vállalja?
A jó kialakítási útvonal az, amelyik fokozatosan közelíti az anyagot a végleges formához, nem pedig többszörös irányváltásokkal dolgozik.
V. Ugyanazon anyagból miért mutat más eredményt egy másik termék?
Az anyag maga csak deformációs képességet biztosít; a termék struktúrája határozza meg, hogyan használjuk fel ezt a képességet.
Egy átlagos csavar esetében a szükséges deformáció viszonylag enyhe, így az anyagnak még bőven marad tartalék ereje; ha azonban nagy fejű, vékony franciafejes, mély furatos vagy összetett lépcsős elemeket gyártunk, ugyanez az anyag már közelítheti a jelenlegi technológia adta formázhatósági határokat.
Ezért:
Az átlagos termékek zavartalan gyártása nem bizonyítja, hogy az összetettebb termékek is rendben lesznek;
az összetettebb termékekkel kapcsolatos problémák sem utalnak azonnal az anyag minőségére;
az anyagot, a termékstruktúrát és a formázási útvonalat együttesen kell értékelni.
VI. Hogyan kell eljárni a helyszínen a hibák feltárásában?
Ne csak az utolsó munkapozíció repedezett késztermékére összpontosítsanak.
Much hatékonyabb módszer, ha sorban kirakjuk az egyes munkapozíciók mintadarabjait, és összehasonlítva megfigyeljük:
Melyik munkapozícióban jelentkezik először a rendellenesség;
mely lépésben következik be a legnagyobb átmérő- vagy magasságváltozás;
vajon az anyag valahol hirtelen felhalmozódik-e;
lassan alakul-e ki a felfúvás, a fej vagy a furatfal;
ha módosítjuk az előalakítás formáját, változik-e a rendellenesség helye.
Ha már az első néhány munkapozícióban jelentkezik egyenletlen anyagáramlás, az utolsó szerszám gyakran csak felerősíti és láthatóvá teszi a problémát.
Ilyenkor pusztán az anyag cseréje vagy az utolsó szerszám többszöri finomhangolása sokszor nem oldja meg igazán a gondot; inkább azt kell ellenőrizni, hogy az anyagelosztás az előző munkafázisokban megfelelő-e.
Mérnöki szemlélet
A termékrajzokból megtudhatjuk, hogy végül milyennek kell lennie az elkészült terméknek, míg a munkafolyamat-mintadarabokból az derül ki, hogyan jutott el oda az anyag.
Az anyagképesség az alap, a termékfelépítés határozza meg az úticélt, az alakító munkafázisok pedig megszabják, milyen útvonalon érkezik oda az anyag.
A nyolcadik fejezetből elegendő egyetlen mondatot megjegyezni:
Az, hogy egy anyag jól domborít-e, nemcsak magán az anyagon múlik, hanem azon is, merre és hány lépésben engedi áramlani a termék.
A Creation Group Csoport a hidegdomborító anyagok alkalmasságának megítélésénél nemcsak a típusjelzést, a méreteket és a vizsgálati adatokat veszi figyelembe, hanem termékrajzokat, nyersanyag-átmérőt, munkapozíciók számát és az egyes munkafázisok mintadarabjait is figyelembe veszi.
Ha Ön is találkozik azzal a jelenséggel, hogy „ugyanaz az anyag egyszerű termékek esetében jól domborítható, de más szerkezettel máris problémák adódnak”, küldje el nekem a termékrajzot, az anyagspecifikációt, a munkafolyamat-mintadarabokat és a rendellenesség helyét. Első körben segítek megítélni, hogy az anyagképesség hiányos-e, vagy a deformáció nem megfelelő munkapozíciókra koncentrálódik.
Következő rész előzetese
A kilencedik fejezet: „Ugyanaz az anyag és ugyanaz a szerszám – miért mutat más eredményeket egy másik géppel?”
A következő fejezetben kiemelten fogjuk tárgyalni, hogyan befolyásolja a gépek merevsége, a szimmetria pontossága, a kenésellátás és a folyamatos gyártás közben fellépő hőmérséklet-egyensúly a tényleges technológiai határokat.