Эксперт Ойл
Введите название продукта:



Эксперт-ойл / Статьи / Формовка резанием наклонным ножом. Смазочные материалы
Главная страницаКарта сайтаe-mail

06.11.2012
Формовка резанием наклонным ножом. Смазочные материалы

1. Резание наклонным ножом

Согласно DIN 8580 резание материала наклонным ножом является процессом, выделенным в отдельную группу. Штамповка — один из относительно старых способов обработки металла, а штамповка вырубкой заготовки получила распространение только в последние двадцать лет. Хотя особых отличий между этими двумя методами не существует, в соответствии с классификацией по DIN они различаются. При штамповке вырубкой использование смазочных материалов имеет большое значение, чем при простой штамповке, так как это влияет на качество детали и износ оборудования. При этом процессе требуются эффективные смазочные материалы.

1.1. Штамповка (резка материала штампами)

Основной характеристикой штамповки является то, что на одну треть толщины листа металла приходится обрезная кромка, а на две трети — зона задира. Такая штамповка в основном применяется в производстве защитных решеток, сит и фильтров. Как показано на рис. 1, зона вырубки (резания) штампуемой детали подразделяется на три зоны: формования, резания и задира.

Разрез зоны вырубки (резания) штампуемой детали

Если операцию «просечка отверстий» рассматривать с точки зрения смазывания, то можно утверждать, что правильно подобранный для смазки листов металла смазочный материал снижает трение и износ. Пуансон движется по направлению к листу металла (рис. 2, а), встречает сопротивление со стороны масла, выдавливает его наружу вдоль стенок, создавая тем самым слой масла для дальнейшего процесса штампования. Пленка масла остается между пуансоном и поверхностью листа металла. На стадии формования трение возникает между пуансоном и деталью ближе к режущей кромке, в силу чего поверхность передней части, края и даже поверхность стержня пуансона испытывают большое механическое напряжение в результате трения. Использование смазочного материала значительно снижает это напряжение, и, что особенно важно, снижается износ. После стадии резания образуются отходы (стружки), которые выпадают через отверстия. Деформируемый лист металла стремится к восстановлению первоначальной формы, и в зоне резания создаются высокие нагрузки (рис. 2, в).

Штамповка со смазыванием

При продолжении движения пуансона вниз происходит перенос смазочного материала в отверстие и смазывание поверхности кожуха пуансона. При движении пуансона в обратном направлении условия трения становятся очень жесткими. В этих условиях сила трения становится основной, и уменьшить ее можно, только применяя смазочный материал, что естественно приведет к уменьшению износа (износ поверхности пуансона при операции штамповки). Измеряя силу при движении пуансона в обратном направлении, оценивают эффективность смазочного материала.
При штамповке основным фактором для выбора эффективного смазочного материала является износ оборудования, тогда как при других процессах металлообработки важнее качество поверхности обрабатываемой детали. Износ оборудования является также важной ценообразующей величиной, однако с износом поверхности пуансона тесно связано и образование заусенцев на заготовке. Для многих процессов штамповки основным критерием, определяющим срок службы оборудования, является количество произведенной продукции. Так, режущая способность материала, из которого изготовлен инструмент, определяется по количеству произведенной продукции и применяется следующая формула:

 

Режущая способность = (количество произведенной продукции)/(глубина абразивности) (мм-1).
    

При электрической резке листов стали изменение глубины абразивности от 30 мкм является основным для определения объема производимой продукции данным инструментом. Износ инструмента напрямую зависит от глубины абразивности самого инструмента, и это может быть использовано для оценки смазочного материала при прочих постоянных условиях. В этом случае высота абразивности имеет отношение как к износу поверхности пуансона, так и поверхности штампа.

Смазочные материалы
Усилия многих производственных предприятий были направлены на снижение количества используемых при штамповке смазочных материалов. Уменьшение видов смазочных материалов дает предприятиям возможность выбрать смазочный материал, основываясь на самых сложных операциях, а также на толщине листа металла. В настоящее время большинство предприятий используют максимум три вида смазочных материалов для операций формования и вырубки заготовок. Для процесса штамповки смазочные материалы подразделяют на шесть групп в зависимости от используемого металла.
Однако это деление является очень приблизительным, особенно при использовании углеродистых сталей, так как в этом случае тепловая обработка сильно облегчает операцию вырубки. Листы металла по толщине подразделяются на четыре категории. Смазочные материалы подразделяются на девять групп, описанные ниже.
   • Группа 1: масла с вязкостью от 50 до 180 мм2/с при 40 °С: масла на основе активных соединений или содержащие активные присадки. Такими активными соединениями могут быть противозадирные присадки (содержащие хлор, серу и фосфор), а в качестве основы используют полярные соединения, например синтетические сложные эфиры, природные масла и их производные. Противозадирные присадки обозначаются как ЕР, а полярные соединения — как Р. Масла 1 группы обозначаются ЕР+++ Р+++.
   • Группа 2: масла с вязкостью от 30 до 110 мм2/с при 40 °С; обозначаются ЕР++Р++.
   •Группа 3: масла с вязкостью от 30 до 110 мм2/с при 40 °С; это масла на основе полярных соединений или содержащие их в значительном количестве; обозначаются Р+++.
   • Группа 4: масла с вязкостью от 30 до 110 мм2/с при 40 °С; кроме значительного количества полярных соединений, содержат небольшие концентрации ЕР присадок. Обозначаются ЕР+Р+++.
   • Группа 5а: масла с вязкостью от 15 до 110 мм2/с при 40 °С; представляют собой смеси полярных соединений с минеральными маслами на основе углеводородов. Обозначаются Р++.
   • Группа 5б: масла с вязкостью меньше 15 мм2/с при 40 °С; представляют собой смеси полярных соединений с минеральными маслами на основе углеводородов. Обозначаются Р+.
   • Группа 6а: водорастворимые соединения. Обычно это продукты с консистенцией смазки, а также водорастворимые масла, содержащие значительное количество полярных соединений и противозадирные присадки в небольших концентрациях. Обозначаются ЕР+Р+++. Как правило, это чистые пасты или разбавленные минимум на 25%. Обычно разбавление производят в соотношении 1:3.
   • Группа 6: водорастворимые соединения. Это простые соединения без добавок активных соединений. Продукты иногда используют в неразбавленном виде, но обычно разбавляются водой в соотношении 1:5.
   • Группа 7: антикоррозионные масла. Предназначены для защиты поверхности металла от коррозии, используются также в качестве масел для прокатных станов, отливок и для предварительной смазки. Большинство смазочных материалов групп 1-5 могут быть разбавлены растворителями на основе нефтяных углеводородов, что значительно облегчает их использование. При необходимости могут использоваться более вязкие масла по сравнению с группами 1—5, однако такие специальные применения не рассматриваются в данном издании. Наиболее важные смазочные материалы и области их применения приведены в табл. 1.

 

 Таблица 1. Типы смазочных масел в зависимости от области их использования в процессе обычной вырубке

 Материалы

Толщина листа металла

Аустенитная хромоникелевая сталь
> 600 Н мм-2

 Ферритная хромоникелевая сталь
450 Н мм-2

Углеродистая сталь

Сталь ТВЧ-печей (электро-обработанная)
> 400 Н мм-2

Алюминий
и его сплавы

Медь
и ее сплавы

0,1—1,5 мм

1, 2, 5а, 6а

1,2, 5а, 6а

2, 4, 6а, 6б, 7

5а, 5б, 6б, 7

3, 4, 5б, 6а

4, 5а, 6б

1,6—3,5 мм

1, 2

1, 2

1,2, 4, 5а

3, 4, 5а

3, 4, 5а

3,6—8 мм

1

1, 2

1,2,4

3,4

3,4

> 8,0 мм

1

1

1,2

3,4



Так, при резке листов металла толщиной до 1,5 мм из материалов аустенитного типа используют смазочные масла группы 2, а для более толстых листов — группы 1. При работе с листами из ферритной хромникелевой стали требуются масла группы 2, а при толщине более 8 мм используют масла группы 1. В зависимости от толщины для работы с углеродистой сталью выбирают масла групп 4, 2 или 1. Смазочные масла группы 5б 600 применяют для листов металла, предварительно обработанных токами высокой частоты, а масла групп 3—5 — при работе с алюминием, цветными металлами и их сплавами. Помимо реакционной способности присадок (определяемой полярностью и механизмом действия соединений, обладающих противозадирными свойствами), следует учитывать также явления, происходящие на поверхности металла. С точки зрения смазочного действия имеют значение и консистенция смазочного материала, и его способность смачивать поверхность металла. При оценке смазочного материала следует иметь в виду качество поверхности как пуансона, так и листа металла.

1.2. Точные заготовительные операции

Основное различие между деталями, производимыми штамповкой и операцией резания, заключается в качестве поверхности, которая во многих применениях является определяющим фактором. Высокая точность воспроизведения формы достигается разными способами. Так, при точной заготовительной операции используется штамп с малым допуском примерно 0,5% от толщины листа, тогда как при штамповке допуск примерно от 10 до 15% от толщины листа. Режущая поверхность не должна иметь никаких трещин, а на детали допускаются только незначительные заусенцы. Во время точной заготовительной операции, в отличие от штамповки лист металла зажимается со всех сторон V-образными контурами. Специальная конструкция инструмента также оказывает влияние на эффективность смазочного действия. Зоны со смазочным маслом образуются в области закруглений деталей оборудования. Из этих зон смазочное масло из-за допусков штампа может проникать к другим частям детали. На рис. 3 показано оборудование для тонкого бланкирования с образованными зонами смазочного масла, черным выделены зоны скопления смазочного масла.

Влияние смазочного материала в процессе точной заготовительной операции

Эффективность используемого смазочного материала при точной заготовительной операции оценивается по шероховатости поверхности получаемой детали. Увеличение шероховатости поверхности указывает на увеличение износа оборудования, что приводит к росту образования заусениц.

Смазочные материалы
Для грубой классификации смазочных материалов может использоваться табл. 1. Однако поскольку в процессе точной заготовительной операции наблюдается сильный абразивный износ и процесс резания затруднен из-за применения толстых заготовок неудобной конструкции, используют масла с более высокой концентрацией присадок, а также масла с EP-соединениями. Для таких сложных точных заготовительных операций применяются масла с высоким содержанием хлора. При этом надо помнить, что важно не столько содержание хлора, сколько содержание соответствующих хлорсодержащих соединений. Использование активных противозадирных (ЕР) и особенно хлорсодержащих соединений может привести к коррозии деталей, в частности, на поверхности кромки. Основная цель при создании масел, используемых в процессе точной заготовиельной операции, — не допустить коррозию при применении активных реакционноспособных соединений. Поскольку хлорсодержащие соединения представляют угрозу для окружающей среды, желательно использовать масла без хлорсодержащих соединений. В настоящее время масла без хлорсодержащих соединений уже широко применяются при использовании листов металла малой и средней толщины. Способность масел смачивать поверхность металла также заслуживает внимания при точной заготовительной операции. Часто необходимо применять реакционноспособные высоковязкие масла в тонком слое. Нанесение масла разбрызгиванием является более удобным способом, чем нанесение с помощью валика, так как в этом случае поверхность листа металла не играет существенной роли, надо только удостовериться, что при разбрызгивании капли масла образуют пленку и полностью смачивают поверхность металла. Для определения области применения масел в процессе точной заготовительной операции существуют диаграммы, в которых указаны зоны в зависимости от толщины листа и предела прочности на разрыв. На рис. 4 показан пример такой диаграммы.

Применение диаграммы для высокоэффективных смазочных масел



Роман Маслов.
По материалам зарубежных изданий.

Адрес: г. Москва, дер. Старосырово, Симферопольское шоссе д.20 стр. 1 (Щербинская нефтебаза 11 км. от МКАД)
Телефон: (495)77-11-093, E-mail: info@expert-oil.com