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L'usure des matrices dans l'estampage par laminage : Causes, surveillance et maintenance préventive

Lamination Il est rare que les matrices tombent en panne de manière spectaculaire. Le plus souvent, la ligne continue à fonctionner, les pièces semblent encore assez proches, et le problème apparaît une couche plus tard : les bavures deviennent plus grandes, l'ajustement de la pile devient moins net, les verrouillages cessent d'être cohérents, la charge de la presse s'accroît. Cette lente dérive est la partie la plus coûteuse. Dans les travaux de laminage, la qualité des bords de coupe est liée au comportement de l'empilage et, dans l'acier électrique, à l'intégrité de l'isolation et à la perte d'âme. Les bavures sur le bord peuvent créer des ponts conducteurs entre les tôles, ce qui est exactement le type de défaut qui commence à petite échelle et finit par provoquer de la chaleur, des pertes ou une qualité d'empilage instable.

C'est pourquoi l'usure des matrices en pelliculage estampage ne doit pas être considéré comme un simple problème d'outillage. Il s'agit d'un problème de qualité de la pile. Parfois, il s'agit également d'un problème de performance magnétique. Une matrice peut encore “tourner” alors que le processus se trouve déjà en dehors de la fenêtre qui convient aux laminations.

L'origine de l'usure

Elle commence généralement par les éléments qui pardonnent le moins : les fentes étroites, les racines de dents, les rayons serrés, les éléments liés au pilote, les ponts et les formes d'emboîtement. Les profils extérieurs droits survivent souvent plus longtemps. Ce n'est pas le cas des petites caractéristiques internes. Lorsque l'usure commence, elle tend également à être locale avant de devenir globale. Une rainure commence à produire des bavures plus rapidement que les autres. Un poinçon donne un aspect légèrement différent à la trace de tonnage. Un pont commence à montrer des signes d'usure. L'erreur est de faire une moyenne de tout cela et de considérer la matrice comme saine.

Vue agrandie des bavures et de la rugosité des bords d'un laminé estampé

Quelles sont les causes réelles de l'usure des matrices dans l'estampage par laminage ?

1. Dégagement trop serré, trop ouvert ou simplement irrégulier

C'est encore le dégagement qui joue le rôle le plus important. Un jeu trop faible augmente l'effort de coupe, les contraintes sur l'outil et l'endommagement de l'arête. Un jeu trop important tend à augmenter la hauteur de la bavure et à aggraver la zone de rupture. Dans l'emboutissage général, les anciennes règles empiriques commencent souvent autour de 5% par face ou autour de 10% d'épaisseur de stock, en fonction de l'atelier et de la classe de matériau. L'acier électrique fin est généralement traité de manière plus étroite que cela. Pour le laminage, travaillez autour de 0,35 mm Le stock d'or, une fenêtre de départ pratique se situe souvent aux alentours de 5% à 8% par côté, L'objectif de cette règle est de déterminer le comportement de la bavure, l'aspect de la surface de coupe et le comportement de la charge, plutôt que de s'en tenir à une règle fixe.

Le mot qui compte est inégale. Une matrice peut avoir un jeu moyen qui semble acceptable sur le papier et pourtant s'user gravement parce que l'alignement local n'est pas correct. L'usure du guide, la charge latérale, un mauvais guidage de la bande ou un affûtage inégal éloignent une station des autres. C'est alors qu'une caractéristique commence à poser problème en premier. C'est normal. C'est aussi un indice.

2. Contact avec les arêtes abrasives et fatigue cyclique

L'acier électrique est fin, mais cela ne facilite pas l'usure du tranchant. Les contacts répétés à des vitesses de course élevées entraînent une usure par abrasion, puis des dommages dus à la fatigue près de l'arête de coupe, et enfin de petits copeaux si l'on ne s'en occupe pas. Les études sur l'usure des outils d'emboutissage montrent que le matériau de l'outil, le système de revêtement et le jeu ont tous une incidence sur la vitesse de croissance de la bavure et sur l'évolution de la force de coupe en fonction de l'utilisation. La dureté n'est pas toujours suffisante en soi ; l'état de l'arête et la concordance des processus sont tout aussi importants.

3. Usure des guides et problèmes liés au mouvement de la presse

Une matrice propre sur le banc peut se comporter différemment dans la presse. La répétabilité du coulisseau, l'inclinaison du coulisseau, l'usure du guide, le contact du dévêtisseur et le chargement décentré modifient tous la façon dont le poinçon pénètre dans l'ouverture de la matrice. Lorsque cela se produit, l'usure n'est plus symétrique. Un côté du bord s'use plus rapidement. Une station commence à produire une bavure plus haute. Les travaux de surveillance du tonnage des presses ont montré que les stations de découpage usées laissent des signatures visibles dans le tracé de la charge avant que la ligne n'atteigne une rupture brutale. Cela fait de la tendance de la force une alerte précoce utile, et pas seulement une mesure de l'état de santé de la machine.

4. L'arrachage de débris, la recoupe et la mauvaise évacuation des débris

Certains problèmes d'usure sont en fait des problèmes de parcours de la ferraille déguisés. Si la chute n'est pas nette, l'outil finit par frapper ce qu'il a déjà coupé. Cela peut entailler une arête très rapidement. Dans les matrices de laminage, où les caractéristiques sont petites et les vitesses de déplacement souvent élevées, même une légère interférence des déchets peut transformer un processus stable en un générateur de bavures en un court laps de temps. C'est l'une des raisons pour lesquelles une matrice peut sembler en bon état après l'affûtage et perdre rapidement de sa vitalité. Le bord n'était pas le premier problème.

5. Affûtage tardif ou mauvais affûtage

Une matrice de laminage usée doit être affûtée avant que la courbe de bavure ne devienne abrupte. Pas après. La chaleur de l'affûtage est également importante. Si l'affûtage surchauffe l'arête, modifie la dureté locale ou désynchronise les stations concernées, l'outil peut revenir à la presse déjà compromis. L'affûtage est une opération de maintenance, oui. Il peut aussi être le point de départ du prochain cycle d'usure si la récupération de la géométrie est négligée.

Les signaux à surveiller

Le premier signal n'est généralement pas un poinçon cassé. C'est la dérive.

La hauteur de la fraise augmente d'un seul coup. La charge de la presse augmente lentement. La zone de brunissage change. Un bord de coupe commence à paraître rugueux au lieu d'être propre. Les piles ne s'emboîtent plus aussi facilement. La sensation de verrouillage change avant que les dimensions ne soient complètement sorties.

Ce schéma correspond à la fois à la pratique des ateliers et aux études de contrôle de l'état des véhicules : l'usure se manifeste comme une tendance avant de se manifester comme un événement.

Il est également utile de faire le point sur les limites des bavures. Les directives générales sur l'estampage ont longtemps utilisé une règle peu contraignante selon laquelle une bavure acceptable peut se situer autour de 10% d'épaisseur de tôle, mais le travail de laminage est généralement beaucoup plus serré que cela. Dans l'orientation de la transformation de l'acier électrique, 0,03 mm est utilisée comme limite maximale de bavure dans certaines applications liées aux piles, et les données de poinçonnabilité des fournisseurs indiquent souvent le nombre de frappes nécessaires pour que la bavure atteigne 50 μm. Cela vous indique deux choses à la fois : premièrement, les limites de la bavure de laminage sont souvent beaucoup plus étroites que les limites de l'estampage générique ; deuxièmement, la croissance de la bavure doit être traitée comme une courbe d'usure, et non comme un défaut oui ou non.

Plan de suivi pratique

Un système viable n'a pas besoin d'être sophistiqué. Il doit être cohérent.

Commencez avec un nouvel outil de base et enregistrez :

  • la hauteur des bavures à des endroits fixes, et non à des endroits aléatoires ;
  • appuyer sur l'évolution du tonnage ou de la charge de la station si elle est disponible ;
  • l'apparence de la pointe du progrès à chaque fois avec les mêmes caractéristiques ;
  • le comportement de l'ajustement de la pile sur l'opération en aval.

Conservez ensuite les mêmes emplacements et comparez-les. Pour les pièces stratifiées, les bons points de contrôle sont généralement les extrémités des dents, les flancs des fentes, les bords des alésages, les ponts et les caractéristiques d'emboîtement. La bavure moyenne de l'ensemble de la pièce est souvent trop émoussée pour être utile. Une mauvaise caractéristique peut faire échouer la pile alors que la moyenne générale semble encore inoffensive.

Symptôme sur la ligneCause la plus probableVérifier d'abordAction habituelle
Les bavures s'élèvent sur une seule fente ou un seul pontUsure locale des arêtes, dérive du guide ou interférence de la ferrailleLe bord du poinçon, l'ouverture de la matrice, les guides et la trajectoire des déchets de cette stationCorriger d'abord la cause locale ; ne pas affûter l'ensemble de la matrice à l'aveuglette.
La bavure s'élève autour de la plus grande partie du profilÉmoussement global des arêtes ou dérive du jeu dans les stations concernéesÉvolution du tonnage, ratio de la face de coupe, historique de l'affûtageProgrammer le réaffûtage contrôlé et vérifier que les stations concernées sont réunies.
La charge de la presse augmente tout en permettant aux pièces de passer les contrôles dimensionnelsÉmoussement du bord, augmentation de la friction ou jeu trop serréComparaison avec la base de référence de l'outil neufService avant que la croissance des bavures ne devienne abrupte
Les piles commencent à s'accrocher même si les bavures ne sont pas terribles.“Renversement local, traînée de bord ou dommages d'isolation au niveau des éléments sensiblesParois de fentes, verrouillages, orientation de l'empilage, finition locale des bordsRevérifier le processus au niveau de la caractéristique, et pas seulement au niveau de l'OD/ID de la pièce
La durée de vie de l'outil diminue après l'affûtageDommages causés par la chaleur, décalage des bords ou récupération incomplète de la géométrieMéthode de rebroyage, utilisation de liquide de refroidissement, synchronisation entre les stationsCorriger le processus d'affinage avant d'ajuster les paramètres de production

L'objectif du tableau est simple : faire correspondre le symptôme à la première vérification. Trop d'équipes commencent avec le broyeur parce qu'il est disponible. Ce n'est pas la même chose que de commencer par la cause.

Filière de laminage démontée, préparée pour une inspection de maintenance préventive

Une maintenance préventive qui tient la route en production

Construire la maintenance autour des déclencheurs, et pas seulement autour du nombre de hits

Le nombre de visites compte toujours. Il est facile à programmer. Il est également incomplet. Le lot de matériaux, l'état du revêtement, la planéité de la bande, le comportement de la presse et la géométrie des caractéristiques sont autant d'éléments qui modifient l'usure d'une matrice. Une meilleure méthode consiste à utiliser le nombre de coups comme une donnée d'entrée, puis à le lier à l'évolution des bavures et à la dérive du tonnage. Si ces trois facteurs évoluent ensemble, il faut réparer l'outil. Si le nombre de coups indique qu'il faut entretenir l'outil, mais que le bord est stable et que la charge est plate, le programme est peut-être trop conservateur.

Affûter avant que la courbe de la bavure ne devienne abrupte

Ce point est plus important pour l'estampage de pelliculage que pour le découpage ordinaire. Lorsque la hauteur des bavures commence à augmenter rapidement, vous n'usez pas seulement l'arête ; vous risquez également d'endommager le revêtement et de compromettre la conductivité de la pile. Le meilleur point d'affûtage est généralement antérieur au point où l'opérateur se plaint pour la première fois.

Si une matrice de pelliculage utilise plusieurs stations pour créer la géométrie finale, l'affûtage du seul poinçon le plus mauvais peut créer un décalage. Les bords apparentés doivent revenir au même niveau. Dans le cas contraire, la matrice revient avec des conditions de bord mixtes et le motif d'usure devient plus difficile à lire, et non plus facile.

Laissez la pile vous dire quelque chose

Ce point est souvent négligé. L'inspection des bavures sur les feuilles individuelles est nécessaire, mais elle n'est pas suffisante. La pression de la pile, la direction de la bavure, l'état de l'isolation, la méthode d'assemblage et le contact interlaminaire sont autant d'éléments qui influencent l'ampleur des problèmes réels causés par une bavure dans la pile finie. Un processus de laminage doit tenir compte du comportement de l'empilage en aval dans les décisions relatives à l'outillage. Si l'ajustement de la pile, le test électrique ou le chauffage local commence à dériver, l'outil doit faire partie de l'enquête dès le début.

FAQ

Quel jeu dois-je essayer en premier pour l'acier électrique de 0,35 mm ?

Une fenêtre de départ raisonnable est souvent 5% à 8% par côté, Le résultat est ensuite ajusté en fonction de la hauteur réelle de la bavure, de l'état du tranchant et de l'évolution de la charge de la presse. N'appliquez pas une règle plate 10% sans vérifier ce que fait l'arête. L'acier électrique mince nécessite généralement une fenêtre de traitement plus étroite que le poinçonnage général de la tôle.

Quelle hauteur de bavure est trop élevée pour les stratifiés ?

Pour les travaux de pelliculage, la réponse est généralement plus stricte que pour l'estampage générique. Une règle générale peu contraignante peut autoriser des bavures autour de 10% d'épaisseur, mais les directives de traitement axées sur la stratification peuvent fixer la limite à 0,03 mm, Les essais de résistance au poinçonnement utilisent souvent des 50 μm comme repère d'usure. Pour les jauges fines et les piles sensibles, le point d'arrêt pratique peut être largement inférieur à l'ancienne règle générale.

L'entretien doit-il être programmé uniquement en fonction du nombre d'accidents vasculaires cérébraux ?

Le nombre de coups est utile, mais ne suffit pas à lui seul. Un meilleur déclencheur utilise nombre de coups + tendance à la bavure + dérive du tonnage. Cette combinaison permet d'éviter à la fois l'émoussement normal des arêtes et l'usure anormale due à un défaut d'alignement ou à un problème de ferraille.

Pourquoi une fente se détériore-t-elle avant le reste de la pièce ?

Parce que l'usure est souvent d'abord locale. Les petites caractéristiques, les ponts, les fentes internes et les zones liées à l'interverrouillage sont plus sensibles à l'erreur de jeu locale, à l'usure du guide et à l'interférence de la ferraille. Une caractéristique qui se détériore rapidement est souvent l'indice le plus utile que l'on puisse obtenir.

La surveillance de la force peut-elle remplacer l'inspection des bavures ?

Le contrôle de la force est utile pour les alertes précoces. L'inspection des bavures permet de confirmer ce que fait réellement l'arête. Les deux méthodes vont de pair. L'un vous indique que quelque chose a changé ; l'autre vous indique si le changement est acceptable pour la pile de pelliculage que vous êtes en train de réaliser.

Dernier point à retenir

La règle pratique n'est pas de “lancer la filière jusqu'à ce qu'elle ait l'air mauvaise”. Cette règle est trop tardive pour les laminations.

Une meilleure règle est la suivante : surveillez les éléments qui tombent en panne en premier, adaptez la charge, affûtez tôt et jugez la matrice en fonction de ce qu'elle fait à la pile, et pas seulement à une seule feuille. 

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Charlie
Charlie

Cheney est un ingénieur d'application principal dévoué à Sino, avec une grande passion pour la fabrication de précision. Il est titulaire d'une formation en ingénierie mécanique et possède une vaste expérience pratique de la fabrication. Chez Sino, Cheney se concentre sur l'optimisation des processus de fabrication des piles de laminage et sur l'application de techniques innovantes pour obtenir des produits de haute qualité.

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