Износ ковочных штампов: понимание причин, продление срока службы

Износ штампов при ковке — это не исключение, а закономерность. Вопрос в том, как вы с ним справляетесь: от этого зависит производительность, качество продукции и время безотказной работы оборудования. В кузнечных компаниях за годы работы в цехах пришли к выводу, что не существует универсального решения. Всё зависит от типа износа, материала штампа и подхода к ремонту.

В этой статье рассмотрены основные типы износа, причины их появления и практические методы продления срока службы штампов, включая модернизацию и восстановление.

Понимание износа штампов

1. Тепловая усталость

Тепловая усталость — классический пример воздействия экстремальной среды на инструмент. При ковке штамп многократно нагревается при контакте с горячими заготовками, а затем резко охлаждается смазкой, воздухом или водой. Такие циклы расширения и сжатия вызывают поверхностные трещины. Со временем они превращаются в сетку микротрещин, напоминающую кожу аллигатора.

Чтобы замедлить процесс, применяются различные стратегии: использование более стойких материалов, улучшение смазки и поддержание стабильной температуры штампа.

2. Эрозия

Эрозия — это постепенное удаление материала поверхности штампа из-за трения. Она проявляется в виде направленных линий, совпадающих с направлением течения металла. Такие зоны износа чаще возникают в местах интенсивного течения — например, в участках «пробки» или в переходах формы.

3. Трещинообразование

Трещины могут стать серьёзной проблемой, особенно если их не предотвратить. Основные причины:

• Газовые карманы: воздух, попадающий в полость штампа, вызывает внутреннее давление и образование трещин. Решение — улучшение вентиляции или применение специальных каналов отвода.

• Напряжения в материале: резкие переходы формы, острые углы и надписи создают зоны концентрации напряжений. Их необходимо сглаживать.

• Механическая перегрузка: превышение прочности материала также вызывает трещины.

Для круглых штампов хорошее решение — применение вставок с натягом (shrink-fit inserts). При сжатии наружной поверхности вставки трещины не распространяются.

Инструментальные решения, продлевающие срок службы

Сменные вставки

Модульные вставки используются только в зоне активного износа. Они изготавливаются с высокой точностью и могут быть легко заменены без полной переделки блока. Это сокращает простои, стоимость ремонта и трудозатраты.

Рекомендуется при:

• больших сериях (более 30 000 ударов);

• неглубоких формах (до 1,25 дюйма);

• штамповках с изгибом (С- или U-образные формы).

Наплавка (Flood Welding)

Для более глубоких полостей применяется заливочная сварка — выжигаются изношенные участки, а затем заполняются металлом с более низким содержанием легирующих элементов. После наплавки поверхность обрабатывается и защищается от углеродного насыщения.

Подходит для:

• штампов из менее легированных сталей (FX и аналогичных);

• случаев, когда требуется быстрое восстановление инструмента.

Преимущества:

• сокращение сроков ремонта (материалы обычно в наличии);

• контроль твёрдости за счёт подбора разных наплавочных сплавов;

• уменьшение времени механической обработки — обрабатывается только рабочая зона.

Важные соображения

• Послойная наплавка выполняется с помощью роботов или вручную.

• Точечная сварка используется для мелких трещин.

• Заливочная сварка — для восстановления крупных полостей.

• Необходимо тщательно подбирать материалы, чтобы не усугубить износ.

Заключение: всё зависит от стратегии

Не существует единственного правильного решения для борьбы с износом. Важно подобрать стратегию, учитывающую тип износа, геометрию инструмента и объёмы производства. Компании, которые рассматривают инструмент не как расходник, а как актив, добиваются лучшего качества и стабильности.

Понимание механизмов износа, правильный выбор вставок, технологии снятия напряжений и восстановления позволяют существенно продлить срок службы штампов, повысить эффективность и качество продукции.