金型科学: パンチとダイのチッピングの問題を解決する

スタンパーや金型製造業者は、これまで以上に強度の高い鋼材を切断および成形しており、その強度は年々増加し続けています。 25 年前、金属の引張強度が 60,000 ポンド/平方インチ (PSI) であれば、それは「高強度」であり、切断や成形が難しいと考えられていました。 今日では、スタンパーが 174,000 PSI を超える引張強度の金属を成形することは珍しいことではありません。

これらの高強度金属は、成形や切断に大きな力とエネルギーを必要とします。 その後、高強度金属を切断すると、切断部分や部品に発生する衝撃荷重が増加します。 パンチやダイに過度の衝撃負荷がかかると、刃先が早期に欠けたり、亀裂が入ったりすることがよくあります。

統計的に言えば、パンチ欠けの根本原因はプレスの種類にあります。 特定のタイプのプレスは、新品であっても、または完璧な動作状態であっても、高トン数の精密用途には適していません。 代表的な例としては、ギャップフレームプレスと C フレームプレスがあります。 この種のプレスは非常に人気があり広く使用されていますが、能力に近い力がかかるとたわみ率が高くなることがよくあります。 つまり、ラムのトン数が増加すると、ボルスターに対するラムのたわみ量が大きくなり、ピアスパンチや切断部の位置合わせ不良が発生します。

ほとんどのギャップフレーム プレスは、スロート深さ 1 インチあたりのたわみの定格が定められています。 たとえば、定格 100 トンの深さ 24 インチのベッドを備えたギャップフレーム プレスがあり、プレスに 100 トンの荷重がかかったときのラムからボルスターまでのたわみを計算すると、ラムがボルスターに対して平行からずれる可能性があります。この計算では、スロート深さ 1 インチあたり 0.002 インチのたわみ率を使用します。 ほとんどの古いギャップフレーム プレスの定格は 0.0015 ～ 0.002 インチです。 スロートの深さ 1 インチあたりのたわみ。

ギャッププレスでは、特に超硬ソリッドパンチを使用する場合、プレスの振動も問題になります。 超硬は耐摩耗性に優れていますが、衝撃や振動を吸収する能力は非常に劣ります。

可能な限り、ストレートサイドまたはボックスフレームプレスを使用してください。 これらのプレスは通常、ギャップフレーム プレスよりもたわみが 12 分の 1 です。 ストレートサイド プレスのガイダンス システムは、通常、ギャップフレーム プレスよりも正確で剛性が高くなります。

また、サーボ駆動プレスを使用すると、従来のクランク駆動プレスとは異なり、サーボ駆動プレスでは切断パンチがシート材料に接触する点でラムの速度を下げることができ、切断時の衝撃負荷が軽減されるため、パンチの欠けを減らすことができます。セクション。 また、従来のクランク ドライブ プレスとは異なり、サーボ プレスは通常、この接触点で最大限のエネルギーを利用できるため、理想的な金属切断および成形機械となります。

プレス機で行われるすべての作業は、ラムの直下で、理想的にはラムのギビングの境界内で行うのが最適であることに注意してください。 ダイスがラムとボルスターの表面を超えて伸びることは避けてください。特にオーバーハング領域で切断や成形が行われている場合、ラムが傾いて大きくたわむ可能性が高くなります。

傾きに関するヒントは次のとおりです。プレス ラムが傾いているのか、跳ねているのか、ジャンプしているのか、または偏向しているのかが不明な場合は、プレス サイクルのスローモーション ビデオを撮って注意深く観察してください。

パンチ欠けが発生する場合は、衝撃靭性の高い工具鋼を選択してください。 優れた衝撃靱性を備えた最も一般的な従来の工具鋼は S-7 ですが、このタイプの工具鋼はチッピングの軽減には役立ちますが、頻繁に研ぐ必要がある可能性があります。

特定のグレードの粉末冶金工具鋼は、高い衝撃靱性を必要とする用途に非常に適しています。 これらは、必要な衝撃靱性だけでなく、耐摩耗性および粘着摩耗性も備えています。 ただし、粉末冶金工具鋼は少し高価になる可能性があることに注意してください。

ワイヤ放電加工 (EDM) のプロセスでも鋼に損傷を与え、パンチの早期故障につながる可能性があります。 顕微鏡レベルで見ると、ワイヤーの焼けは、ワイヤーから落ちた稲妻が工具鋼の部分に当たるように見えます。 この排出により、鋼鉄溶岩の溶融クレーターが形成され、工具鋼セクションから排出されます。

基本的に、このプロセスは水に浸した状態で空気硬化工具鋼を溶かします。 急速焼入れプロセスにより、鋼のワイヤー切断面は非常に脆くなります。 低アンペアのスキンカットを使用すると、工具鋼の損傷を軽減できます。 複雑なワイヤー焼き付けパンチの場合、EDM 後にワイヤー焼き付け部分の応力を除去する必要があります。 この焼き戻しプロセスでは、炉内で工具鋼部分を最終焼き戻し温度より約 50 度低い温度に加熱し、必要な硬度を維持しながら刃先の靭性を回復します。

エッジの準備 。 時間をかけて、カッティング パンチのエッジに非常に小さな半径 (約 0.002 インチ) を砥ぎ、エッジが欠けたり折れたりするのを防ぎます。 柔らかい真鍮片で研削バリを取り除くだけでも効果があります。

コーティング。チタンや超硬などの工具鋼コーティングは、摩擦と摩耗の軽減に役立ちます。 カッティングパンチをコーティングすると、寿命が 500% も延びます。 ただし、パンチをコーティングしても靭性は向上しないことに注意してください。 耐摩耗性のみが向上します。

研ぎます。簡単に言うと、研ぎ方が不適切なためにパンチが壊れる可能性があります。 不適切な砥石車を使用したり、研削プロセス中にピアスパンチを冷却しないと、マイクロストレスクラックやヒートチェックが発生する可能性があります。 問題を防ぐために、パンチの焼けを避け、適切な砥石を使用してください。 通常、粗粒のソフトボンドホイールは、高級工具鋼パンチに最適です。