„De ce, chiar dacă materialul este conform, la ștanțarea la rece tot apar probleme?”
Materialele sunt „conforme”, atunci de ce apar totuși probleme în producție?
În procesul de ștanțare la rece se întâlnește adesea următoarea situație:
După intrarea materialelor în fabrică, certificatul de calitate este complet, compoziția chimică respectă standardele, iar rezistența la întindere, duritatea și abaterile dimensionale se încadrează în limitele cerute. În cazul necesar, se efectuează și teste de către un terț, cu rezultate tot conforme.
/>Însă, odată ce materialele ajung efectiv pe mașina de ștanțare la rece, apar probleme:
Crăpături, pliere, umplerea insuficientă a colțurilor R, variații ale dimensiunilor produsului, uz anormal al matricelor, ba chiar același lot de materiale prezintă comportamente total diferite pe echipamente sau cu matrice diferite.
Acesta este momentul în care cea mai frecventă întrebare pusă pe linia de producție este:
„Oare există vreo problemă cu materialul?”
Această concluzie nu este neapărat greșită, dar nici nu trebuie trasă prea repede.
În ingineria de ștanțare la rece, „materialul conform” și „stabilitatea procesului de ștanțare” nu reprezintă aceleași concepte.
Standardele răspund doar la întrebarea „este sau nu conform?”
Rolul standardelor pentru materiale constă în stabilirea condițiilor tehnice de bază pe care acestea trebuie să le îndeplinească.
Spre exemplu:
- Compoziția chimică se află în limitele admise;
- Dimensiunile și abaterile tolerate sunt conforme cerințelor;
- Proprietățile mecanice, cum ar fi rezistența la întindere, rata de contracție a secțiunii și duritatea, sunt conforme normelor;
- Suprafața nu prezintă defecte vizibile;
- Starea de livrare corespunde comenzii sau acordului tehnic;
- La nevoie, inclusiv impuritățile, decarburizarea și microstructura respectă specificațiile prevăzute.
Toate aceste aspecte sunt extrem de importante.
Fără standarde, materialele nu au un limbaj comun privind calitatea; fără verificări, ambele părți implicate – furnizor și client – au dificultăți mari în a aprecia dacă materialele satisfac cerințele convenite.
Prin urmare, standardele reprezintă baza controlului calității materialelor.
/>Totuși, standardele răspund în primul rând la întrebarea:
„Acest lot de materiale respectă cerințele reglementare?”
Ele nu oferă însă răspuns direct la următoarea întrebare:
„Acest lot de materiale poate asigura, pe termen lung, o producție stabilă în contextul unei anumite structuri de piesă a clientului, cu un anumit set de matrice, pe o anumită mașină de ștanțare la rece și într-un anume mediu de lubrificare?”
Acesta este de fapt diferența dintre evaluarea bazată pe standarde și cea bazată pe ingenierie.
În zona de ștanțare la rece, ceea ce contează este „stabilitatea”
Ștanțarea la rece nu înseamnă doar comprimarea materialului pentru a-i da o anumită formă, ci este un proces în care materialul suferă o mare deformare plastică în matrice.
În acest proces, materialul este supus simultan acțiunii de compresie, curgerii radiale, tracțiunii locale, forfecării și frecării.
Ce determină cu adevărat stabilitatea în producție nu este doar materialul însuși, ci și:
- structura produsului este adecvată pentru formarea prin ștanțare la rece;
- raza de curbă a matricelor este rațională;
- deformarea pe pas este prea mare;
- pașii de formare sunt distribuiți în mod corespunzător;
- rigiditatea echipamentului este suficientă;
- coaxialitatea matricelor este stabilă;
- filmul fosfatizat-saponificat este uniform și ferm atașat;
- lubrifierea matricelor poate ajunge constant în zonele cu mare deformare;
- în cazul producției continue, temperatura matricelor este controlată.
Așadar, în zona de ștanțare la rece, ceea ce interesează cu adevărat nu este doar răspunsul „conform/neconform”, ci următoarea întrebare:
După ce materialul intră în sistemul meu tehnologic, poate să curgă stabil, să se formeze stabil și să fie produs în masă în mod constant?
Pentru ce motiv un material conform standardelor ar putea totuși să nu fie potrivit pentru un anumit proces?
Motivul este simplu: standardele oferă un interval, iar procesul necesită o adaptare optimă.
Chiar dacă două loturi au aceeași denumire, iar conținutul chimic al materialelor se află în limitele standardului, elementele precum C, Mn, Cr, Mo, B etc. pot avea valori situate în părți diferite ale intervalului, ceea ce duce la variații ale rezistenței la deformare, ale răspunsului la revenire sferoidizantă și ale comportamentului la tratamente termice.
De asemenea, două materiale care respectă cerințele de calitate a suprafeței ar putea funcționa bine în cazul produselor cu deformări mici, dar, atunci când sunt folosite pentru deformări mari, capete complexe sau componente de siguranță auto, eventualele defecte mici locale pot fi amplificate.
Chiar și după fosfatizare-saponificare, dacă aderența filmului este insuficientă sau ductilitatea slabă, acesta poate prinde praful sau se poate desprinde după primul pas de ștanțare la rece, transformând pașele următoare într-o zonă de frecare uscată locală.
Un singur rol de material poate fi stabil pe un anumit echipament, în timp ce pe altul dă probleme — lucru deloc neobișnuit. Acest lucru se datorează diferențelor de rigiditate ale echipamentelor, preciziei matricelor, aportului de lubrifiant și stării temperaturii matricelor.
Asta arată că problema nu se află neapărat doar la nivelul materialului, ci și în relația dintre material și sistemul tehnologic.
Cum ar trebui să judece inginerii?
Când apar abateri în procesul de ștanțare la rece, nu este recomandat să se declare imediat că „materialul are probleme” sau că „procesul clientului este defectuos”.
O abordare mai profesională presupune o analiză etapizată:
În primul rând, verificați dacă materialul respectă standardele din comandă și protocolul tehnic.
În al doilea rând, asigurați-vă că materialul îndeplinește cerințele reale de deformare ale respectivei piese.
În al treilea rând, analizați tratarea suprafeței, în special uniformitatea, aderența și ductilitatea filmului fosfatizat-saponificat.
În al patrulea rând, examinați proiectul matricelor, raza de curbă, distribuția pașilor de formare și nivelul deformării pe pas.
În al cincilea rând, verificați rigiditatea echipamentului, coaxialitatea, aportul de lubrifiant și stabilitatea temperaturii matricelor.
Doar astfel puteți trece de la „evaluarea conformității” la „judecata tehnică”.
Concluzii ale acestui capitol
Materia prima conformă standardelor este o condiție necesară pentru producția prin ștanțare la rece, dar nu și una suficientă.
Standardele stabilesc linia de bază a materialelor, în timp ce ingineria asigură stabilitatea în producția în masă.
Prin urmare, materialele pentru ștanțarea la rece nu pot fi evaluate doar pe baza certificatului de calitate sau doar în funcție de marca și compoziția chimică.
O evaluare cu adevărat profesională a materialelor pentru ștanțare la rece trebuie să se întoarcă la teren:
După ce această bobină de material intră în matrice, cum va curge?
Vor apărea fluctuații în timpul producției continue?
În condițiile echipamentelor, dimensiunilor matricelor, lubrifianților și controlului temperaturii ale clientului, poate menține o funcționare stabilă pe termen lung?
Acesta este adevărul răspuns la întrebările esențiale ale ingineriei materialelor pentru ștanțare la rece.
Deci, punctul central al primului capitol este următorul:
Conformitatea cu standardele doar demonstrează că materialul îndeplinește condițiile de bază pentru a intra în producție; stabilitatea în ștanțarea la rece confirmă însă că materialul este compatibil în mod real cu sistemul tehnologic.