Ursachen und Lösungen für Werkzeugversagen bei Hydraulikpressen

Dieser Artikel erläutert hauptsächlich die Gründe für das Scheitern vonHydraulikpresseFormen und Lösungen.

1. Formmaterial

Formstahl zählt zu den legierten Stählen. In seiner Struktur finden sich Defekte wie nichtmetallische Einschlüsse, Karbidseigerungen, Poren und weiße Flecken, die die Festigkeit, Zähigkeit und Dauerfestigkeit der Form erheblich beeinträchtigen. Grundsätzlich wird er je nach Qualität in Standard- und hochwertige Formen unterteilt. Dank fortschrittlicher Fertigungstechnologien zeichnen sich hochwertige Formen durch hohe Reinheit, gleichmäßige Struktur, geringe Seigerungen sowie hohe Zähigkeit und Dauerfestigkeit aus.

Lösung: Durch das Schmieden gewöhnlicher Formen werden große nichtmetallische Einschlüsse aufgebrochen, Karbidsegregationen beseitigt, Karbide verfeinert und eine gleichmäßige Struktur erzielt, um den Effekt hochwertiger Formen zu erreichen.

2. Formenkonstruktion

Bei der Konstruktion der Form sollten die Außenabmessungen des Moduls entsprechend den Material- und Geometrieabmessungen des Formteils festgelegt werden, um die Festigkeit der Form zu gewährleisten. Darüber hinaus kann es während der Wärmebehandlung und im Gebrauch der Form aufgrund des kleinen Radius der Verrundung, des breiten dünnwandigen Abschnitts, des großen Wandstärkenunterschieds und der ungünstigen Position von Bohrungen und Schlitzen leicht zu übermäßiger Spannungskonzentration und Rissbildung kommen. Scharfe Ecken sollten daher bei der Formkonstruktion möglichst vermieden und die Positionen von Bohrungen und Schlitzen sinnvoll angeordnet werden.

3. Herstellungsprozess

1) Schmiedeprozess

Die Form enthält viele Legierungselemente, weist beim Schmieden einen hohen Verformungswiderstand, eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine niedrige eutektische Temperatur auf. Wird dies nicht beachtet, kann es zu Formversagen kommen. Sie sollte auf 800–900 °C vorgewärmt und anschließend auf 1065–1175 °C erhitzt werden. Um große nichtmetallische Einschlüsse zu entfernen, Karbidseigerungen zu beseitigen und die Karbide zu verfeinern, sollten während des Schmiedeprozesses Stauch- und Ziehvorgänge mit gleichmäßiger Struktur wiederholt werden. Beim Abkühlen nach dem Schmieden neigen Härterisse zur Entstehung. Es bilden sich leicht Querrisse in der Mitte. Langsames Abkühlen nach dem Schmieden ist daher ratsam.SchmiedenDieses Problem lässt sich vermeiden.

2) Schneiden

Die Oberflächenrauheit des Schneidprozesses beeinflusst maßgeblich die Beständigkeit der Form gegenüber thermischer Ermüdung. Die Oberflächenrauheit des Formhohlraums ist gering, und es sind keine Defekte wie Schneidspuren, Kratzer oder Grate vorhanden, die zu Spannungskonzentrationen und der Entstehung von Ermüdungsrissen führen könnten.
Lösung: Beim Bearbeiten der Form ist darauf zu achten, dass keine Messerspuren an den abgerundeten Ecken komplexer Teile zurückbleiben. Außerdem sind Grate an Bohrungen, Nutkanten und -rändern abzuschleifen.

3) Schleifen

Beim Schleifen kann lokale Reibungswärme leicht zu Defekten wie Verbrennungen und Rissen führen und Zugspannungen auf der Schleifoberfläche erzeugen, was vorzeitigen Formversagen zur Folge haben kann. Die durch die Schleifwärme verursachten Verbrennungen können die Formoberfläche bis zur Bildung von angelassenem Martensit anlassen. Die spröde und nicht angelassene Martensitschicht reduziert die Beständigkeit der Form gegenüber thermischer Ermüdung erheblich. Übersteigt die lokale Temperaturerhöhung der Schleifoberfläche 800 °C und ist die Kühlung unzureichend, wird das Oberflächenmaterial erneut austenitisiert und zu Martensit abgeschreckt. Dadurch entstehen höhere Strukturspannungen auf der Formoberfläche. Der Temperaturanstieg der Formoberfläche erzeugt während des Schleifprozesses thermische Spannungen, deren Überlagerung leicht zu Schleifrissen in der Form führen kann.

4) Elektrofunkenbearbeitung

Die Funkenerosion ist ein unverzichtbares Verfahren zur Oberflächenbearbeitung im modernen Formenbau. Bei der Funkenentladung übersteigt die lokale Temperatur kurzzeitig 1000 °C, wodurch das Metall am Entladungspunkt schmilzt und verdampft. Auf der Oberfläche des elektrofunkenbearbeiteten Werkstücks befindet sich eine dünne Schicht aus geschmolzenem und wieder erstarrtem Metall mit zahlreichen Mikrorissen. Diese Schicht erscheint hellweiß. Unter der Belastung der Form können sich diese Mikrorisse leicht zu Makrorissen ausweiten, was zu vorzeitigem Bruch und Verschleiß der Form führt.
Lösung: Nach dem EDM-Prozess wird die Form angelassen, um innere Spannungen abzubauen. Die Anlasstemperatur darf jedoch die maximale Anlasstemperatur vor dem EDM-Prozess nicht überschreiten.

5) Wärmebehandlungsverfahren

Durch eine sachgemäße Wärmebehandlung kann die Form die erforderlichen mechanischen Eigenschaften erhalten und ihre Lebensdauer verlängern. Ist die Wärmebehandlung jedoch fehlerhaft konzipiert oder durchgeführt und führt dies zum Versagen der Form, wird deren Tragfähigkeit erheblich beeinträchtigt, was zu vorzeitigem Ausfall und verkürzter Lebensdauer führt. Zu den Fehlern bei der Wärmebehandlung zählen Überhitzung, Überhitzung, Entkohlung, Rissbildung, ungleichmäßige Härteschichtbildung und unzureichende Härte. Erreicht die akkumulierte innere Spannung nach einer gewissen Nutzungsdauer einen kritischen Wert, ist eine Spannungsarmglühung und ein Anlassen erforderlich. Andernfalls kann die Form bei weiterer Nutzung aufgrund der inneren Spannungen reißen.

4. Verwendung von Formen

1) Vorwärmen der Formen

Die Form weist einen hohen Legierungsanteil und eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Sie muss vor Gebrauch vollständig vorgeheizt werden. Ist die Formtemperatur während des Gebrauchs zu hoch, nimmt die Festigkeit ab, und es kommt leicht zu plastischer Verformung, was zum Einsturz der Formoberfläche führen kann. Ist die Vorheiztemperatur hingegen zu niedrig, ändert sich die Oberflächentemperatur beim Einsetzen der Form sprunghaft, wodurch hohe thermische Spannungen entstehen und die Form leicht reißen kann.
Lösung: Die Vorwärmtemperatur der Form wurde auf 250–300 °C festgelegt. Dadurch werden nicht nur die Temperaturdifferenz beim Gesenkschmieden verringert und übermäßige thermische Spannungen an der Formoberfläche vermieden, sondern auch die plastische Verformung an der Formoberfläche wirksam reduziert.

2) Formkühlung und -schmierung

Um die Wärmebelastung der Form zu reduzieren und hohe Temperaturen zu vermeiden, wird die Form üblicherweise während der Nutzungsintervalle abgekühlt. Regelmäßiges Erhitzen und Abkühlen der Form kann zu thermischen Ermüdungsrissen führen. Die Form sollte nach Gebrauch langsam abkühlen; andernfalls entstehen thermische Spannungen, die zu Rissen und schließlich zum Ausfall der Form führen können.
Lösung: Während des Formbetriebs kann wasserbasiertes Graphit mit 12 % Graphitanteil zur Schmierung eingesetzt werden. Dies reduziert die Umformkräfte, gewährleistet den normalen Metallfluss im Formhohlraum und erleichtert das Entformen. Graphitschmierstoff wirkt zudem wärmeableitend und senkt so die Betriebstemperatur der Form.

Die oben genannten Punkte enthalten alle Gründe und Lösungsansätze für das Versagen von Formen in hydraulischen Pressen.Zhengxiist ein Hersteller, der sich spezialisiert hathydraulische PressenSollten Sie etwas benötigen, kontaktieren Sie uns bitte.