قالبهای کشش

پوشش‌های نیتریدکرومیم بر روی ابزار فرم‌دهی ،‌قالب‌ و ابزارهای برشی

در این مقاله به بررسی مزایا و منافع استفاده از پوشش‌های جدید CrN بر روی ابزارهای فرم‌دهی ، قالب‌های کشش و لبه ابزارهای برشی پرداخته خواهد شد. این پوشش نسبت به سایر پوشش‌ها دوام و عمر مفید بیشتری داشته و افزایش دمای ابزار در حین کار را به حداقل ممکن می‌رساند و از پیچیدگی و تغییر شکل ابزار نیز جلوگیری نموده و نسبت به دیگر روش‌های پوشش‌دهی و اثرات و عوارض جانبی ناشی از بوهای نامطبوع آن مزیت داشته و فاقد آن می‌باشد. در ادامه به دو مورد از گواهی و تصدیق کاربران این ابزارها خواهیم پرداخت.
این ابزارها نسبته به نوع مشابه از لحاظ فاصله زمانی جهت تعمیر ، بازسازی و تیز کردن مجدد ، زمان را دو برابر می‌نمایند یعنی دوام و پایداری فرم ابزار دو برابر می‌گردد. این مزایا حتماً شما را متقاعد خواهد کرد که همه قالب‌های خود را به این پوشش مجهز گردانید.
حال ببینیم در شرکت Beckett Gas در این خصوص چه تغییراتی رخ داده است. این شرکت از ورق‌های فولادی دارای روکش آلومینیوم جهت ساخت مشعل‌های گازی به روش استمپینگ استفاده می‌نماید. طبق گزارشات این شرکت از بزرگترین تأمین‌کنندگان مشعل گازی برای آبگرمکن‌ها و کورها می‌باشد که سالیانه حدود 30 میلیون قطعه در سال با استفاده از هفت پرس چند مرحله‌ای از 100 تن تا 600 تن و سی‌ پرس تک‌ایستگاهی تولدی می‌نماید. تقریباً برخی از قالب‌های مرحله سالیانه حدود چهار میلیون قطعه تولید می‌کنند.

برای شکل‌دهی شیت‌های نورد سرد شده و مجهز به روکش آلومینیوم که خیلی از آنها ضخامت‌شان 035/0 اینچ می‌باشد ،‌ ما را بر آن داشت که به تحقیق و بررسی در خصوص انتخاب فولادهای ابزار و روکش‌های مربوطه ، بپردازیم. پوشش آلومینیوم بر روی ورق‌های فلزی تمایل به ایجاد ساییدگی در قالب را افزایش می‌دهد. در گذشته شرکت Beckett برای ابزارهای خود از فولاد D2 استفاده می‌نموده است که اغلب برای قالب مشعل‌های ساده به کار می‌برده است که پس از هر 60 تا 80 هزار قطعه‌ای که با آن می‌زدند ، آن را بازسازی و تیز می‌نمودند. سپس شرکت تصمیم گرفت از فولادهای ابزار تولید شده به روش متالوژی پودر (PM) استفاده نماید. این تغییر و استفاده از این فولاد‌ها عمر ابزارها و در نتیجه فاصله زمانی تیز کردن و بازسازی ابزار و قالب‌ها را دو برابر نمود. ایجاد یک پوشش چند لایه‌ای از جنس TiCN بر روی فولادهای ابزارهای ساخته شده به روش متالوژی پودر (PM) ، نیز عمر ابزار را 50% دیگر افزایش داده و این امکان را فراهم می‌کند تا بتوان بدون تعمیر و بازسازی و تیز کردن ابزار تا تعداد 200000 تا 220000 را فرم‌دهی کرد که در حالت قبل که ابزار از PM ولیکن بدون پوشش بود تعداد 60 تا 80 هزار قطعه بوده یعنی حدود 5/2 برابر بیشتر قطعه تولید شده است.
آقای Roth می‌گوید : ما این نوع پوشش را حدود 4 سال است که با موفقیت به کار برده‌ایم و این نوع پوشش به روش رسوب‌دهی فیزیکی بخار صورت گرفته است (PVD) و پس از آن پوشش جدیدی به همان روش از جنس نیتریدکرومیوم معروف به ST3 بر روی ابزارهای فرم‌دهی و برش مورد استفاده در قالب‌های inshot ، را به کار گرفتیم.مزیت این پوشش جدید این بود که عمر قالب و ابزار را نسبت به پوشش قبلی 25% دیگر افزایش داد. همچنین این پوشش باعث می‌شود با توجه به اینکه تعداد قطعات تولیدی و یا به عبارتی ضربات فرم‌دهی افزایش می‌یابد ،‌ میزان پیچیدگی قالب و ابزار نیز به میزان قابل توجهی کاهش یافته که تقریباً می‌توان از آن چشم‌پوشی نمود. فرآیند پوشش‌دهی در دمای 925 درجه فارنهایت صورت گرفته بنابراین هیچ‌گونه تغییر شکل و پیچیدگی نیز در ابزار پدیدار نخواهد شد.
در تحقیقات اخیر از این نوع قالب‌های مجهز به پوشش‌های ST3 جهت فرم‌دهی کششی فولادی روکش‌دار آلومینیوم با ضخامت 035/0 اینچ و عمق 4/3 اینچ و شعاع گوشه‌ها در حد 030/0 اینچ ،‌ استفاده موفقیت‌آمیزی شده است. به گفته‌ی آقای Roth ، پوشش آلومینیوم بر روی ورق‌های فولادی باعث تپش ابزار به سمت بالا می‌شود. فرآیند پوشش‌دهی نفوذی به روش داغ بر روی ابزارهای فرم از آسیب‌دیدگی گوشه‌های ابزار در اثر سایش ناشی از پوشش آلومینیوم موجود در روی مواد خام ، جلوگیری نموده و می‌توان تا حدود 400000 قطعه را به راحتی و بدون هیچ مسئله خاصی تولید نمود. حال به این نکته رسیده‌ایم که پوشش‌های جدید (CrN) این امکان را فراهم می‌کند که تعداد قطعات را بدون نیاز به تعمیر و بازسازی به 600000 قطعه برسانیم. اولین قالب‌های ( به ویژه inshot dies) که مجهز به این نوع پوشش شده‌اند در سال 2002 مورد استفاده قرار گرفته‌اند و حالا تصمیم گرفته‌ایم کلیه قالب‌ها و ابزارهای فرم‌دهی و ابزارهای برشی خود را به این نوع پوشش مجهز نماییم. در آوریل 2003 شرکت تصمیم به تولید اهرم سوپاپ ( چکشک) به صورت پروتوتایپ ( نمونه اولیه) با استفاده از قالب‌های فرم‌دهی ، گرفت. جنس این قطعه فولاد کار سرد شده از جنس و نوع 1008 و با ضخامت 118/0 تا 121/0 اینچ می‌باشد. در این کار متوجه شدیم که حتی تا 100 قطعه نیز که تولید می‌شود بایستی قالب مجدداً پولیش و با پوشش‌های TiN و TiCN پوشش‌دهی شود ، و گرنه قالب دچار فرسایش و حتی ترک‌خوردگی می‌شد. پس از نمونه‌سازی جهت تولید انبوه ، اولین خط تولید این قطعه در ماه مه 2003 شروع به کار نمود ولیکن در این کار مسئله اصلی سایش ابزار و قالب بود. سرانجام پس از استفاده از پوشش CrN ، عملیات ساخت چکشک با موفقیت انجام گردید. قبل از پوشش‌دهی قالب را به خوبی پولیش دادیم. ابعاد قالب به طور متوسط 6 × 3 × 3 اینچ می‌باشد. ارتفاع پانچ به طور میانگین 5 اینچ و به عرض 1 و طول 3 می‌باشد. نکته جالب‌تر اینکه با استفاده از این پوشش نیاز به مصرف روانکار نیز به میزان 25% کاهش یافت و این در حالی بود که هیچ‌گونه تأثیر منفی در کیفیت کار و یا افزایش میزان سایش ابزار نیز رخ نداد. پس از حصول فواید فوق بر روی فولادهای ابزار DC53 نیز این نوع پوشش به کار گرفته شد که نتیجه آن افزایش مقاومت قالب و ابزار در برابر سایش و حتی پیچیدگی و تغییر شکل گردید. پانچ‌های مجهزشده به این نوع پوشش از پانچ‌های کاربیدی نیز بهتر عمل کردند. حتی پس از تولید حدود 215000 قطعه نیز با وجود پوشش اخیر بر پانچ‌ها ،‌ هیچ‌گونه خللی در کیفیت صافی سطح قطعات تولیدی پدید نیامد ، در صورتی که وقتی از دو لایه پوشش ( TiCN و TiN ) استفاده می‌کردیم دوام تا سقف 135000 قطعه بیشتر نبود.