Základy zpracování forem

1. Metoda lisování – Výběr lze provést ze dvou základních typů materiálu.

A) Nástrojová ocel pro tváření za tepla, která odolá relativně vysokým teplotám při tlakovém lití, kování a vytlačování.

B) Nástrojová ocel pro tváření za studena, která se používá pro stříhání a stříhání, tváření za studena, vytlačování za studena, kování za studena a zhutňování prášku.

Plastové materiály – Některé plastové materiály vytvářejí korozivní vedlejší produkty, jako je PVC. Koroze může být také způsobena faktory, jako je dlouhodobé setrvání plastového materiálu v válci vstřikovacího stroje, kondenzace v důsledku prostojů, korozivní plyny, kyseliny, cykly chlazení/ohřívání, voda nebo podmínky skladování. V takových případech se doporučuje použití nerezové oceli.

Velikost formy – Velké formy často využívají předtvrzenou ocel. Pro malé formy se často používá prokalená ocel.

Shrnutí životnosti forem

Formy určené k dlouhodobému použití (>1 000 000 cyklů) by měly být vyrobeny z vysoce tvrdé oceli o tvrdosti 48–65 HRC.

Formy pro středně až dlouhodobé použití (100 000 až 1 000 000 cyklů) by měly používat předkalenou ocel o tvrdosti 30–45 HRC.

Formy pro krátkodobé použití (<100 000 cyklů) mohou být vyrobeny z měkké oceli o tvrdosti 160–250 HB.

Drsnost povrchu – Mnoho výrobců forem na plastové díly upřednostňuje vynikající povrchovou úpravu. Když se například přidá síra pro zlepšení obrobitelnosti, kvalita povrchu se sníží. Ocel s vysokým obsahem síry se také stává křehčí. Tyto sulfidové inkluze působí jako tvrdé částice; při následném leštění dutiny formy mohou být vytaženy nebo zanechat mikroskopické důlky, které vedou k povrchovým defektům, jako jsou 'děrky' nebo 'pomerančová kůra', které znemožňují dosažení zrcadlově vysokého lesku. Pro konstruktéry a nákupčí forem by se proto výběr materiálu neměl zaměřovat pouze na 'snadnost obrábění'. Prioritou musí být požadavky na kvalitu povrchu konečné formy a celkovou životnost, a tím se vyhnout použití oceli s vysokým obsahem síry, což by bylo centové a hloupé.

2. Jaký je primární faktor ovlivňující obrobitelnost materiálů?

Rozhodující je chemické složení oceli. Obecně platí, že čím vyšší je obsah slitiny oceli, tím obtížnější je její obrábění. Se zvyšujícím se obsahem uhlíku se snižuje obrobitelnost.

Struktura oceli je také velmi důležitá pro obrobitelnost. Různé struktury zahrnují kované, lité, extrudované, válcované a obráběné. Výkovky a odlitky mají často velmi obtížně obrobitelné povrchy.

Tvrdost je hlavním faktorem ovlivňujícím obrobitelnost. Obecným pravidlem je, že čím je ocel tvrdší, tím je obtížnější ji obrábět. Vysokorychlostní ocel (HSS) lze použít k obrábění materiálů s tvrdostí až 330-400 HB; HSS s povlakem z nitridu titanu (TiN) zvládne materiály až do 45 HRC; pro materiály s tvrdostí 65-70 HRC je nutné použít nástroje ze slinutého karbidu, keramiky, cermetu nebo kubického nitridu bóru (CBN).

Nekovové vměstky mají obecně škodlivý vliv na životnost nástroje. Například Al2O3 (oxid hlinitý), což je čistá keramika, je vysoce abrazivní.

Nakonec zbytkové napětí může způsobit problémy s obrobitelností. Po hrubém obrábění se často doporučuje operace odlehčení pnutí.

3. Vliv oceli na formy a budoucí trendy

Výkon, životnost a cena forem jsou přímo ovlivněny výběrem oceli. Mezi klíčové faktory patří:

Chemické složení a struktura: Obsah uhlíku a slitin určuje tvrdost, houževnatost a odolnost proti opotřebení. Vysoce legované oceli nabízejí odolnost proti opotřebení, ale jsou obtížně obrobitelné, což vyžaduje rovnováhu mezi výkonem a cenou. Povrchové vady z kování nebo odlévání zvyšují nároky na obrábění.

Tvrdost a obrobitelnost: Vysoká tvrdost zlepšuje odolnost proti opotřebení, ale zvyšuje náklady na obrábění. Materiály nástroje (např. HSS, karbid, CBN) musí být vybrány na základě životnosti formy (např. >1 milion cyklů vyžaduje ocel HRC 48-65).

Požadavky na kvalitu povrchu: Požadavky na vysoký lesk (např. zrcadlový povrch) vyžadují čisté oceli s nízkým obsahem síry, aby se zabránilo defektům způsobeným vměstky sulfidů.

Adaptabilita na speciální prostředí: Korozivní plasty (např. PVC) vyžadují nerezovou ocel; velké formy často používají předtvrzenou ocel, aby se minimalizovala deformace tepelného zpracování.

4. forem Budoucí trendy obrábění

Vysoce výkonný vývoj materiálů: Nové formovací oceli (např. oceli práškové metalurgie) kombinující vysokou tvrdost, houževnatost a obrobitelnost.

Pokročilé povrchové úpravy: Povlaky (např. TiN, DLC) pro zvýšení odolnosti proti opotřebení a korozi, snižující závislost na extrémních vlastnostech základního materiálu.

Digitální a inteligentní výběr materiálu: Velká data a simulace umělé inteligence pro přesné přizpůsobení vlastností oceli provozním podmínkám formy, optimalizaci nákladů a životnosti.

Udržitelná výroba: Podpora opravitelných formovacích ocelí a nízkouhlíkových slitin za účelem snížení spotřeby zdrojů.