Estampació de decisions de disseny de matrius que separen les bones matrius de la ferralla

Què exigeix ​​realment el disseny de matrius d'estampació dels enginyers

Cada part estampada que sortia d'una premsa va començar com un conjunt de decisions d'enginyeria. Algunes d'aquestes decisions produeixen matrius que funcionen durant milions de cicles sense incidents. Altres produeixen ferralla cara. La diferència rarament es redueix a la sort.

El disseny de matrius d'estampació és la disciplina d'enginyeria de crear eines de precisió que transforma la xapa plana en peces acabades mitjançant una deformació plàstica controlada, equilibrant la geometria de les peces, el comportament del material, el volum de producció i l'accessibilitat de manteniment en una única solució d'eines cohesionades.

Aquesta definició sona senzilla. A la pràctica, exigeix ​​intercanvis-a cada moment.

Què significa el disseny de matrius d'estampació a la pràctica

Quan tudissenyar una matriu d'estampació, no només esteu modelant un punxó i una cavitat. Esteu predint com el metall fluirà, s'estirarà i tornarà a sortir amb força. Teniu en compte l'expansió tèrmica durant tirades llargues de premsa, planifiqueu el desgast de l'eina durant centenars de milers d'impactes i augmenteu l'accessibilitat perquè un tècnic pugui canviar una inserció desgastada sense desmuntar la meitat de l'eina.

Les eines de precisió per a l'estampació de xapes han de satisfer les toleràncies dimensionals, els requisits d'acabat superficial i els objectius de temps de cicle simultàniament. Falta una variable, i la producció se'n ressent. Un dau que manté la tolerància però que corre massa lentament costa diners. Un dau que s'executa ràpidament però que es porta abans d'hora costa més.

Per què les decisions de disseny impulsen els resultats de producció

El disseny eficaç de matrius no consisteix en seguir una fórmula única. Es tracta d'un marc de decisió de disseny de matriu d'estampació on cada opció, des del tipus de matriu fins a la qualitat d'acer fins al valor d'autorització, s'aboca als resultats aigües avall. Trieu l'espai lliure i les rebaves equivocades després de 50.000 cops. La mida inferior d'un pal guia i l'alineació es desplaça en operacions d'alta-velocitat. Ometeu una estació inactiva i els futurs canvis d'enginyeria requereixen una reconstrucció completa.

Aquest article repassa aquestes opcions crítiques una per una. Cada secció següent aborda un punt de decisió específic que separa un encuny que funciona de manera fiable en la producció d'un que torna a la sala d'eines, que inclou la selecció del tipus de matriu, els rols dels components, la lògica de disseny de les tires, l'estratègia d'eliminació i les opcions de material que defineixen la longevitat de la matriu.

Selecció del tipus de matriu com a decisió d'enginyeria multi-variable

Una matriu d'estampació que funciona perfectament per a 5.000 peces per any pot convertir-se en un coll d'ampolla amb 500.000. El motiu és senzill: el tipus de matriu determina amb quina eficàcia es mou el material a través de la premsa, quantes operacions es produeixen per cursa i quanta mà d'obra requereix cada cicle. Escollir l'arquitectura adequada no és una decisió de catàleg. És un acte d'equilibri entre el volum de producció, la complexitat de les peces i les toleràncies que requereix la vostra aplicació.

Troqueles d'una-estació per a peces simples o de baix-volum

Les matrius d'una-estació realitzen una operació per cop de premsa: un espai en blanc, una perforació, un corbat o una forma. Carregueu material, els cicles de premsa i es crea una funció. Per a prototips, producció de tirades curtes-o peces grans que físicament no poden alimentar-se a través d'una eina progressiva, les matrius d'una-estació tenen sentit pràctic. El cost de les eines es manté baix, els terminis de lliurament són curts i els canvis de disseny són econòmics d'implementar.

Les matrius compostes afegeixen una capa d'integració realitzant dues o més operacions de tall en un sol traç, com ara tapar un perfil exterior mentre foren forats interns simultàniament. Aquest enfocament ofereix una millor planitud i unes relacions entre els forats-a-bordes més ajustades perquè totes les funcions es creen d'una sola vegada, eliminant l'error de registre de l'estació-a-. Les matrius combinades van més enllà barrejant operacions de tall i conformació en un sol cop, tot i que afegeixen complexitat a la construcció de l'eina.

Troqueles progressives per a estampacions complexes de gran-volum

Els encunys progressius mouen una banda de metall contínua a través d'una sèrie d'estacions, cadascuna d'elles afegint una característica: un forat aquí, una forma allà, un retall al final. La peça roman connectada a la cinta portadora fins al tall final. Aquesta arquitectura és ideal perproducció en gran-volum de peces complexesperquè elimina la manipulació manual entre operacions, ofereix temps de cicle ràpids i manté una precisió ajustada de l'estació-a-a través del registre del pilot.

El canvi-? Major cost d'eines inicials i terminis de lliurament més llargs. Els canvis de disseny a mitjan-producció poden ser cars. Però quan el volum justifica la inversió, els matrius progressius ofereixen el cost per-peça més baix i la qualitat més repetible.

Escollir el tipus de matriu adequat en funció del volum i la complexitat

La comparació de matriu d'estació única i matriu progressiu no es tracta només de velocitat. Reflecteix filosofies de disseny fonamentalment diferents. Una matriu-de tirada curta prioritza la flexibilitat i la baixa inversió en eines. Una matriu progressiva prioritza l'eficiència del cicle, la intervenció mínima de l'operador i la coherència estadística en milions de visites. Un dau compost es troba entremig, canviant una mica de velocitat per una part superior plana en escenaris de -volum mitjà.

Quan avalueu els criteris de selecció del tipus de matriu d'estampació, feu tres preguntes: Quantes peces per any requereix el vostre programa? Quantes característiques diferents conté la peça? I fins a quin punt són els vostres requisits de tolerància en relació amb la precisió de premsa disponible? Les respostes interactuen. Una peça geomètricament complexa a baix volum encara podria justificar una eina progressiva si les toleràncies exigeixen la consistència de registre que només proporciona l'alimentació de tires pilotada. Per contra, una simple rentadora plana a gran volum podria funcionar de manera més econòmica amb una matriu composta en lloc d'una configuració progressiva més cara.

Cada tipus de matriu també imposa diferents exigències de manteniment i restriccions de disseny als components que hi ha al seu interior, des de sistemes de guia i separadors fins als punxons i botons de matriu que fan el treball real.

Components de matriu d'estampació i les seves funcions d'enginyeria

Des de l'exterior, una matriu d'estampació sembla un bloc sòlid d'acer. Obriu-lo i trobareu desenes de components interdependents, cadascun dissenyat per realitzar una feina específica amb força i velocitat extremes. Comprendre què fa cada peça i com interactua amb els seus veïns és el que separa una eina de producció fiable d'una que s'alimenta malament, es desgasta prematurament o produeix ferralla.

Imagineu un dau progressiu que funciona a 400 cops per minut. Cada component ha de localitzar, tallar, formar i expulsar el material en mil·lisegons i, a continuació, restablir per al cicle següent. Un únic baul feble d'aquesta cadena, tant si es tracta d'un pal de guia de mida inferior com d'un stripper amb massa poc desplaçament, cau en problemes de qualitat i temps d'inactivitat no planificat.

Muntatge de sabates de matriu superior i inferior

La sabata de matriu és la base estructural. La sabata inferior s'enganxa al llit de premsa, i la sabata superior es munta al pis de premsa. Junts, proporcionen una plataforma rígida que suporta i localitza tots els altres components de l'eina. L'elecció del material és important aquí: la fosa dúctil o l'acer forjat proporciona la rigidesa necessària per resistir la deflexió amb un tonatge complet. Una sabata de matriu que es flexiona fins i tot unes quantes mil·lèsimes de polzada sota càrrega canviarà els espais de tall i formarà contorns, produint peces inconsistents traç rere traç.

El disseny del pal de guia de la sabata i el casquet determina la precisió amb què s'alineen les meitats superior i inferior al llarg de la carrera de premsa. Els pals de guia són columnes d'acer esmolat de precisió-comprimides dins d'una sabata i llisquen a través de casquilles coincidents a la sabata oposada. Els coixinets-de boles redueixen la fricció i el desgast durant el funcionament-a alta velocitat, mentre que els coixinets de bronze funcionen bé per a aplicacions de tonatge més lentes i pesats-. La decisió crítica de disseny? El diàmetre i la longitud del pal han de coincidir amb el tonatge i la velocitat de la premsa. Els pals de guia de mida inferior permeten el joc lateral sota l'empenta lateral, que accelera el desgast de cada component de tall i conformació de la matriu.

Punxons, botons de matriu i components de tall

Els punxons i els botons de matriu són els elements de treball que en blanc, perforan, tallen i retallen el material. El punxó empeny la xapa a través de l'obertura del botó de la matriu, tallant-la al llarg de la vora de tall. Cada cop de puny es subjecta en una placa de retenció i està recolzat per una placa de suport endurida que distribueix la força d'impacte i evita que el cop de puny entri a la sabata superior més suau.

Els botons de matriu, de vegades anomenats insercions de matriu, es troben en butxaques-mecanitzades amb precisió a la matriu inferior. La seva geometria defineix la vora acabada del tall. Els enginyers seleccionen els materials dels botons i els recobriments en funció de la xapa que s'estampa i del volum de producció previst. Un botó de matriu per a acer suau a 100.000 cicles podria utilitzar acer per a eines D2, mentre que un per a acer inoxidable a un milió de cicles podria justificar una inserció de carbur.

Les insercions de conformació s'ocupen de les operacions de plegat, encunyació i relleu. A diferència dels components de tall, donen forma al material sense tallar-lo. Els seus radis i acabat superficial afecten directament la qualitat de la peça: un radi de formació rugós o estellat deixa marques testimonials i introdueix elevacions de tensió a la peça.

A continuació es detallen els principals grups funcionals:

• Components de tall:Punxons, botons de matriu, acers de retall, insercions d'osques
• Components de formació:Insercions de flexió, blocs d'encunyació, coixinets de relleu, anells de dibuix
• Components de guia:Pals de guia, casquilles, blocs de taló, plaques de taló
• Desmuntatge i control del material:Plaques separadores, coixinets de pressió, rails elevadors, pilots, molles

Aixecadors, decapadors i elements de control de materials

El disseny de separadors i elevadors per a matrius d'estampació és on molts enginyers sense experiència ensopeguen. La placa separadora té dues funcions: manté la tira plana contra la superfície de la matriu durant el tall i la formació, i elimina el material dels punxons a la carrera ascendent. La pressió insuficient del decapador permet que la cinta s'aixequi amb el punxó, provocant problemes d'alimentació i tirada de llimacs. Massa pressió marca el material o restringeix el moviment de l'alimentació.

Els aixecadors d'estoc aixequen la tira lleugerament per sobre de la superfície de la matriu durant l'alimentació. Això redueix la fricció, evita que la cinta s'enganxi als components inferiors de la matriu i permet que les característiques formades eliminen els obstacles a mesura que la cinta avança. L'alçada de l'elevador no és arbitrària. Establiu-lo massa baix i les característiques formades-avall arrossegueu a les superfícies de la matriu. Col·loqueu-lo massa alt i la tira esdevindrà inestable, rebotant o esbiaixant durant l'alimentació a gran-velocitat.

Els pilots són agulles de terra de precisió-que entren en forats prèviament perforats a la cinta per reposicionar-la físicament abans que es produeixi cada operació de tall o conformat. La manera com el posicionament del pilot afecta el registre de les peces és senzill: els pilots corregeixen els petits errors d'alimentació inherents a qualsevol sistema d'alimentació de bobina-, restablint la tira a la seva ubicació real cada cop. SegonsRevista MetalForming, els pilots haurien de tenir una mida de 0,0005 a 0,001 polzades d'espai lliure als forats pilot, depenent del tipus de material i el gruix. La seva longitud també requereix una calibració acurada: prou llarga per enganxar abans que altres punxons contactin amb la tira, però prou curta per evitar lligar o estirar la tira cap amunt durant l'obertura de la matriu.

Les molles i els cilindres de gas de nitrogen alimenten la placa separadora, els coixinets de pressió i els elevadors. Les molles helicoïdals ofereixen senzillesa i baix cost per a aplicacions-de treball lleuger. Les molles de gas de nitrogen ofereixen una força més gran en un paquet compacte i mantenen una pressió més constant durant tota la seva carrera, cosa que els converteix en l'opció estàndard per a matrius progressius d'alta-velocitat. La selecció incorrecta de la molla apareix ràpidament: la força de desmuntatge inconsistent condueix a l'estirada del llimac, mentre que els molls d'elevació febles permeten que la cinta s'enfonsi i s'enganxi.

Alguns errors comuns del dissenyador causen problemes enormes en la producció:

• Guies de mida inferior:Deixeu que les meitats de la matriu es moguin sota l'empenta lateral, augmentant l'espai lliure d'un costat i disminuint-lo a l'altre. El resultat és una formació desigual de rebaves i un desgast accelerat.
• Desplaçament de stripper inadequat:Si el decapador no pot estendre's prou per empènyer la tira fora del punxó més llarg, el material s'enganxa i el següent cop l'aixafa, danyant tant la peça com l'eina.
• Mala col·locació del pilot:Localitzar els pilots massa lluny de les funcions crítiques redueix la seva capacitat de corregir errors de registre on la precisió és més important. Col·loqueu els pilots a prop de les estacions amb toleràncies més ajustades.
• Forces de molla no coincidents:La pressió desequilibrada del raspador a l'amplada de la matriu fa que la cinta s'inclini, provocant un desgast del punxó{0}}d'una cara i una qualitat de vora inconsistent.

Cada decisió de component s'alimenta. La rigidesa del pal de guia afecta l'alineació del punxó-a-la matriu, que determina quant de temps es mantenen afilades les vores de tall. El disseny de stripper controla si els llimacs s'evacuen netament o es tornen a tirar a la matriu. L'alçada de l'elevador determina si la cinta s'alimenta sense problemes o s'enganxa durant l'operació a gran-velocitat. Aquestes interaccions expliquen per què la selecció de components no és un exercici-d'elements de línia. És un problema d'enginyeria de sistemes on l'element més feble estableix el sostre per al rendiment de tota l'eina.

Aconseguir el disseny correcte dels components significa que la matriu funciona de manera previsible i manté la qualitat durant campanyes llargues. Però els components per si sols no defineixen l'èxit. La seqüència en què aquests components actuen a la cinta, i com aquesta es distribueix entre les estacions, determina si l'eina pot fins i tot produir la geometria de la peça prevista sense distorsió.

Traduir la geometria de les peces en decisions de disseny de tires

Teniu un model de peça acabada a la pantalla. Té forats, corbes, un relleu, potser una característica dibuixada. La pregunta que cada dissenyador de matrius s'enfronta a continuació és enganyosament senzilla: com es torna a desplegar aquesta forma 3D en una tira plana i en quin ordre es creen aquestes funcions estació per estació? Aquesta pregunta és el procés de disseny progressiu de disseny de tires de matriu, i és la decisió única que bloqueja el cost del material, el recompte d'estacions, la longitud de la matriu i la viabilitat de la formació abans que es talli qualsevol acer.

Un disseny de franges no és un tràmit. És l'eix vertebrador econòmic i estructural de tota l'eina. Fes-ho bé i el dau s'executa ràpidament amb un mínim de deixalles. Equivoqueu-vos i esteu lluitant contra la inestabilitat de la franja, la deriva dimensional i el malbaratament de material durant la vida del programa.

Lectura de la geometria de la part per determinar la seqüència de conformació

El primer pas és estudiar la geometria de la peça i treballar mentalment cap enrere des de la forma acabada fins al blanc pla. Quines característiques requereixen material per estirar o comprimir? Quins són els revolts simples que poden passar d'un sol cop? Quins forats serveixen de referència per a dimensions aigües avall?

Aquesta anàlisi impulsa una regla fonamental de seqüenciació d'estacions per a l'estampació progressiva de matriu: perforar abans de formar. Els forats i les ranures creades en material pla mantenen la seva posició amb precisió perquè cap deformació posterior ha mogut el metall circumdant. Si primer formeu una brida i després intenteu perforar-hi un forat, el material ja s'ha endurit, s'ha desplaçat i ha introduït incertesa posicional. Aquest forat sortirà de la impressió.

La profunditat del dibuix, el gruix del material i la ductilitat determinen si una funció es pot completar en una sola estació o si s'ha de posar en escena en múltiples èxits. Un relleu poc profund d'alumini suau es pot formar netament d'un sol cop. La mateixa profunditat en acer inoxidable podria trencar-se si s'intenta tot alhora, requerint dues o tres estacions d'estirament progressius amb alleujament intermedi de tensió. Sona complex? Es redueix a preguntar-se: el material té prou ductilitat restant després de cada operació per sobreviure a la següent sense trencar-se ni arrugar-se?

Una seqüència de formació lògica normalment segueix aquest patró:

• Estació 1-2:Forats pilot i elements de referència perforats en banda plana
• Estació 3-4:Perforació addicional, entalladura i retall de suport
• Estació 5-6:Operacions de conformació progressiva (pre-coblat, plegat final o dibuixos per etapes)
• Estació 7+:Tall final, encunyació per a dimensions crítiques i tall

Aquesta seqüència preserva la precisió dimensional perquè les ubicacions crítiques dels forats s'estableixen d'hora, mentre que la tira encara és plana i totalment suportada. Les operacions de conformació es produeixen més tard, després que totes les dades de tall estiguin bloquejades.

Optimització de la utilització del material en la disposició de les tires

El material és sovint el cost recurrent més gran d'un programa d'estampació, especialment per a acer inoxidable, aliatges de coure o material pre-xapat. Com optimitzar la utilització del material en l'estampació es redueix a tres variables: orientació de la part a la cinta, estratègia d'imbricació i pas de progressió.

L'orientació de la part és on es creuen la direcció del gra i la nidificació en el disseny de la franja. La xapa té una direcció de laminació des del molí, i la flexió perpendicular a aquest gra produeix corbes més netes i fortes amb menys retorn elàstic. La flexió paral·lela al gra corre el risc de trencar-se al llarg del plec, especialment en materials més durs o amb radis de corbat ajustats. Així, el dissenyador orienta la peça de manera que les corbes crítiques creuen el gra, encara que això signifiqui un nidatge una mica menys eficient.

De vegades, l'orientació ideal del gra i l'orientació de nidificació -més eficient del material es conflicte. Imagineu-vos una part en forma de L-que niu fortament quan es gira 30 graus a la tira, però aquest angle col·loca un corbat crític paral·lel al gra. Haureu de sacrificar alguns estalvis de material per evitar esquerdes en la producció. Aquesta és una crida de judici, no una fórmula, i els dissenyadors experimentats pesen el cost del material addicional amb el cost de les peces rebutjades.

D'acord amb els principis de disseny de disseny de tires establerts, el punt de referència de la indústria apunta com a mínim al 75% d'utilització del material. Aconseguir-ho requereix un control acurat de diverses dimensions:

• Amplada del pont:El material que queda entre les peces adjacents i entre la vora de la peça i la vora de la tira. Una pauta comuna és d'1,25 a 1,5 vegades el gruix del material com a pont mínim. Massa estret i l'esquelet de ferralla esquinça o encalla el dau. Massa ample i malgasta material a cada cop.
• To de progressió:La distància que avança la tira per traç. Això és igual a la longitud de la part en la direcció d'alimentació més una amplada del pont. Un pas més curt significa menys material per part, però també significa que les característiques estan més a prop, cosa que pot amuntegar eines i reduir la força de la matriu.
• Amplada de la tira:Amplada de la part més dos ponts de vora, més material de suport si s'utilitza portadors exteriors. Les tires més amples s'adapten a peces més grans, però redueixen el nombre de files que podeu tallar d'una bobina mestra.

Per a peces de forma irregular, la nidificació angular, on la peça està inclinada sobre la cinta, pot recuperar material important. Una peça que malgasta el 30% de la cinta en una orientació recta pot perdre només un 20% quan s'inclina 15 graus. La compensació-és una geometria de matriu més complexa i forces de tall potencialment desequilibrades, però per als materials cars, l'estalvi justifique la complexitat afegida de l'eina.

Lògica de seqüenciació d'estacions per preservar la precisió dimensional

La seqüenciació d'estacions és més que ordenar les operacions cronològicament. Es tracta de gestionar les forces, mantenir la rigidesa de la cinta i preservar la integritat de les dades de la primera a l'última estació.

Un dels errors més comuns que cometen els dissenyadors menys experimentats és col·locar operacions de tall pesades al costat de les estacions de conformació delicades. Quan un gran punxó d'obturació talla material, envia una ona de xoc a través de la cinta. Si la següent estació intenta mantenir una forma de -tolerància estreta o un relleu poc profund, aquesta vibració pot desplaçar la cinta dels seus pilots o distorsionar la característica parcialment formada. La solució és senzilla: inseriu una estació inactiva entre talls pesats i formes de precisió. Les estacions inactius afegeixen longitud de matriu, però aïllen les càrregues de xoc i us donen espai per a futurs canvis d'enginyeria sense reconstruir tota l'eina.

El disseny de la banda portadora es vincula directament a les decisions de seqüenciació. El portador, de vegades anomenat web, és el material que transporta físicament la peça a través de la matriu. La seva amplada ha de ser almenys dues vegades el gruix del material d'acord amb les directrius de disseny de matrius progressius, i les matrius més grans poden necessitar suports més amples per resistir el pandeig sota les forces d'alimentació. Si la peça requereix formes cap avall, el transportista necessita prou flexió, de vegades s'aconsegueix amb dissenys web elàstics, per deixar que el material es dibuixi sense treure la tira fora del to.

La distribució de forces a través de la franja també demana atenció. Quan les forces de tall i de conformació no s'equilibren d'esquerra-a-dreta, la cinta pot inclinar-se o desplaçar-se lateralment durant la carrera de premsa. Els dissenyadors experimentats distribueixen les operacions pesades de manera simètrica sempre que sigui possible o afegeixen talls d'equilibri al costat de la ferralla per igualar les càrregues. Ignorar això comporta un-desgast de la matriu d'una cara i una degradació progressiva de l'alineació en tirades llargues.

La realitat pràctica és que el disseny de la franja és iteratiu. Poques vegades aconseguireu la disposició òptima al primer intent. La majoria dels dissenyadors produeixen tres o quatre conceptes de disseny, avaluant cadascun l'eficiència del material, el recompte d'estacions, l'equilibri de forces i l'accés al manteniment abans de seleccionar un disseny final. La simulació CAE accelera aquest procés predicant virtualment l'aprimament del material, el retorn elàstic i els límits de formació, però la lògica fonamental, perforar primer, formar després, equilibrar forces, protegir les dades, segueix sent la mateixa tant si esteu fent un esbós en paper com si feu una anàlisi d'elements finits.

Amb la disposició de la franja definida, l'operació de cada estació està bloquejada. Però la qualitat d'aquestes operacions, tant si els talls són nets o irregulars, si les vores són llises o rebavades, depèn d'una variable que viu a l'interior de cada estació: la distància entre el punxó i la matriu.

Càlculs de liquidació i especificacions de tolerància

L'espai lliure és l'espai entre el botó de punxó i la matriu, mesurat per costat. Sembla un sol número que busques en un gràfic i seguis endavant. En realitat, el càlcul de la separació del punxó a la matriu per tipus de material, gruix i funcionament és una de les decisions més conseqüents en el disseny de matrius d'estampació i una de les més simplificades.

Moltes botigues utilitzen per defecte una manta del 10% del gruix del material per a cada treball. Com assenyala el veterà de la indústria de l'estampació Art HedrickRevista MetalForming, aquesta regla del 10% es va establir quan la majoria de peces estampades eren d'acer de baix-carboni. Els materials moderns, especialment els-acers avançats d'alta resistència i els aliatges d'alumini, es comporten de manera diferent durant el cisallament i sovint requereixen valors de joc molt diferents. L'ús d'un espai lliure incorrecte significa un desgast accelerat de l'eina, una mala qualitat de les vores i forces de tall més altes, problemes que s'agreguen a centenars de milers de cops de premsa.

Com les propietats del material determinen l'espai lliure òptim

Quan un punxó baixa a la xapa, el material no es separa simplement. Primer es deforma plàsticament, creant una zona brunyida, la banda extruïda brillant a la vora tallada. Una vegada que la tensió supera la resistència a la tracció del material, la fractura s'inicia tant per la vora del punxó com per la vora de la matriu simultàniament. Si la separació és correcta, aquestes dues línies de fractura es troben netament al mig del gruix de la làmina. Si l'espai lliure és incorrecte, es perden l'un a l'altre, produint cisalla secundària, vores irregulars o rebava excessiva.

La variable crítica aquí és la relació entre la resistència a la fluència d'un material i la seva resistència a la tracció. L'acer de baix-carboni té una resistència a la tracció aproximadament el doble del seu valor de rendiment, és a dir, el material es deforma significativament abans de fracturar-se. Això produeix la clàssica relació de fractura d'un-terç, dos-terços sobre la qual es va construir la regla del 10%. Els acers-d'alta resistència, en canvi, tenen valors de fluència molt més propers a la seva resistència a la tracció. Es produeix molt poca deformació abans que s'iniciï la fractura, la qual cosa significa que sovint és apropiat menys espai lliure per mantenir una vora neta.

La ductilitat té un paper igualment important. Recerca publicada perEl Fabricadormostra que els materials amb alta ductilitat, baixa resistència a la fluència i homogeneïtat produeixen una millor qualitat de tall tallat i una vida útil més llarga de l'eina. A mesura que la ductilitat disminueix, la zona de fractura domina la vora de tall i la finestra d'espai lliure acceptable s'estreny. Per a l'alumini tou, us podeu permetre una mica més d'espai lliure perquè el material flueix abans de fracturar-se. Per a l'acer de molla o DP980, la precisió esdevé crítica perquè el material es fractura gairebé immediatament.

A continuació s'explica com es descompon generalment la separació de la matriu d'estampació per a acer inoxidable versus alumini i altres materials comuns:

Aquests intervals serveixen com a punts de partida. Els estàndards de la vostra empresa, els graus específics d'aliatge i els requisits de qualitat de la vora per a la peça acabada poden canviar aquests valors. Valideu sempre els manuals d'enginyeria i ajusteu-los en funció dels resultats de la prova.

Ajustaments d'autorització per a diferents operacions

L'autorització no és un número per a cada estació del dau. El buit i la perforació, tot i que mecànicament són semblants, requereixen enfocaments diferents a causa de quina peça és la peça acabada.

En el blanking, el blanc que cau per l'obertura de la matriu és la peça. Voleu la vora més neta d'aquesta peça, de manera que s'aplica l'espai lliure fent que el punxó sigui més petit que l'obertura de la matriu. L'obertura de la matriu coincideix amb la dimensió nominal de la peça i el punxó té una mida inferior a la quantitat d'espai lliure per costat. En el pírcing, el forat de la tira és la característica que t'importa. El punxó coincideix amb el diàmetre nominal del forat i el botó de la matriu està sobredimensionat per la quantitat d'espai lliure. Confondre aquestes dues aplicacions és un error comú-de la carrera professional que produeix peces fora de tolerància abans de comprovar la qualitat de les vores.

Les operacions de conformació afegeixen una altra capa. Quan una estació realitza una operació de doblegat o estirat en lloc d'una de tall, el punxó-a-la bretxa de la matriu no és un espai lliure en el sentit de cisalla. Es tracta d'un buit-de flux de material, que normalment s'ajusta al gruix del material més un 5-10% per permetre que la làmina llisqui sense un aprimament excessiu o desgast superficial. Massa ajustat i el material s'agalla contra la superfície de la matriu. Massa fluix i es desenvolupen arrugues.

Què passa quan l'autorització és incorrecta? Les conseqüències varien segons la direcció:

• Espai lliure insuficient:Augment de la força de tall, càrregues de cops més altes a la premsa, bandes de cisalla secundàries a la vora de tall (aspecte rugós de doble-tall), generació de calor excessiva i desgast ràpid del punxó. Les línies de fractura del punxó i la matriu es perden mútuament, la qual cosa requereix una deformació addicional del material per completar el tall.
• Lliurament excessiu:Zona d'enrotllament més gran, rebaves més altes, més tirada de material-a la part de la matriu i una rectitud de vora reduïda. Les peces encara poden complir la tolerància dimensional, però no els requisits de qualitat de vora. L'alçada de la rebava creix proporcionalment amb l'augment de l'espai lliure, especialment en materials dúctils.

L'anisotropia afegeix una complicació subtil. Tal com s'ha assenyalat en una investigació de la Universitat d'Oakland publicada a The Fabricator, les diferents orientacions de la línia de retallada en relació amb la direcció de rodament produeixen diferents característiques de vora tallada, fins i tot amb espais lliures idèntics. Un retall paral·lel a la direcció de rodament pot presentar una alçada de rebaba diferent que un retall en direcció transversal. Per a peces amb requisits de vora crítics, és possible que els dissenyadors hagin d'especificar diferents espais lliures per als talls que s'executen en diferents orientacions respecte al gra.

La pila de tolerància-amunt i el seu efecte sobre la qualitat de les peces

Establir l'espai lliure adequat només importa si la matriu pot mantenir-la de manera coherent durant tota la seva vida útil. Aquí és on l'anàlisi de la-apilació de tolerància en el disseny de matrius esdevé essencial. Cada component de la matriu, el punxó, el botó de la matriu, la butxaca de retenció, els pals de guia, els forats de la sabata de la matriu, aporta la seva pròpia variació dimensional. Aquestes variacions individuals es combinen en el muntatge final.

Imagineu una simple estació de perforació. El diàmetre del punxó té una tolerància. El forat del botó de la matriu té una tolerància. La butxaca de la placa de retenció que localitza el botó de la matriu té una tolerància. El sistema de guia que alinea les sabates superior i inferior té una tolerància. Apila tots aquests en els seus pitjors límits-, i l'espai lliure efectiu que experimenta realment el material pot diferir substancialment del que pretenia el dissenyador.

Existeixen dos mètodes per analitzar com es combinen aquestes toleràncies:

• Anàlisi (aritmètica) del pitjor-cas:Afegiu tots els valors de tolerància màxima per trobar la variació més gran possible. Això garanteix que cada conjunt funcionarà, però requereix toleràncies individuals de components molt ajustades, la qual cosa augmenta el cost de mecanitzat.
• Anàlisi estadística (RSS):Utilitza càlculs d'arrel-suma-quadrada assumint que no tots els components es trobaran simultàniament als seus pitjors límits. Aquest mètode permet toleràncies individuals lleugerament més fluixes mentre manté la funció de muntatge en la gran majoria dels casos, normalment un 99,7% o millor.

La regla pràctica per als fabricants de matrius: les toleràncies dels components de la matriu s'han d'especificar aproximadament entre un-terç i un-quart de la tolerància de les peces que controlen. Si la posició d'un forat a la peça acabada té una tolerància de +/-0,05 mm, el botó de punxó i matriu que crea aquest forat necessita una precisió de posició en el rang de +/-0,012 a +/-0,015 mm. Això sona exigent, però la moderna electroerosió per filferro i la mòlta de plantilla aconsegueixen aquests nivells de manera rutinària.

On els enginyers sovint subestimen l'apilament-és al sistema de guia. Una sabata de matriu amb forats de guia que subjecten +/-0,005 mm i casquilles amb un espai lliure intern de +/-0,005 mm crea +/-0,010 mm de possible desplaçament d'alineació abans de considerar l'expansió tèrmica durant una sèrie de producció. Aquest canvi s'afegeix o resta directament al vostre espai de tall. En una aplicació de material prim on l'espai lliure total per costat pot ser de 0,05 mm, un desplaçament del sistema de guia de 0,010 mm representa una variació del 20% de l'espai lliure efectiu, més que suficient per crear diferències visibles de rebaba d'un costat a l'altre d'un tall.

La temperatura agreuja el problema. Durant el funcionament continu d'alta-velocitat, els components de la matriu s'escalfen i s'expandeixen. Una sabata de matriu d'acer que funciona 10 graus centígrads per sobre de l'ambient s'expandeix aproximadament 0,012 mm per 100 mm de longitud. Més d'una matriu de 500 mm, és a dir, 0,06 mm de creixement, que pot canviar les relacions de separació entre les estacions dels extrems oposats de l'eina. Els dissenyadors ho tenen en compte especificant materials amb coeficients d'expansió tèrmica més baixos per a components crítics, o incorporant una lleugera compensació a l'especificació de la línia de base.

Com l'espai lliure afecta la qualitat de les rebaves i les vores es completa aquí. Podeu calcular el percentatge de separació perfecte per al vostre material i gruix, però si la vostra pila de tolerància-permet que aquest espai vagi un 30% durant la producció, la qualitat de les vores serà inconsistent a la tirada de premsa i a la cara de la matriu. Un estricte control de l'autorització no es tracta només d'aconseguir el número correcte en paper. Es tracta de dissenyar una matriu on cada tolerància de components, des de les guies fins als botons de la matriu, protegeixi aquest nombre en condicions de producció-reals.

L'espai lliure i la tolerància defineixen amb quina neteja cada tall separa el material. Però en una matriu progressiva, la cinta també ha d'avançar amb precisió entre estacions, i les vores creades per les operacions de tall afecten tant la manipulació de la cinta com la qualitat de la peça acabada. Aquestes preocupacions condueixen directament a dues característiques de disseny interconnectades: les osques de derivació i les estratègies de gestió de les rebaves.

Bypass osques i estratègies de control de rebaves

Una tira de matriu progressiva avança un pas per cop, i aquest avanç ha de ser exacte. Una fracció de mil·límetre massa lluny o massa curt, i els pilots no poden corregir l'error, els forats aterren-la ubicació i les formes es distorsionen. Dues característiques de disseny aparentment menors, les osques de derivació i l'orientació de les rebaves, regulen en silenci si la cinta segueix de manera fiable i si les vores acabades compleixen els requisits funcionals. Tracteu-los com a pensaments posteriors i passareu la prova perseguint els errors d'alimentació i les queixes de qualitat.

Funcions d'osca de bypass positiu i negatiu

Una osca de derivació és una petita característica de relleu tallada a la disposició de la cinta per evitar interferències entre la cinta mòbil i els components de la matriu com punxons, elevadors, característiques formades o acers de retall. La terminologia de l'osca de derivació positiva i negativa en el disseny de matrius progressius varia entre botigues, però la distinció funcional és coherent.

Una osca de derivació positiva reté o guia el material al voltant d'una obstrucció alhora que manté suficient suport per al transportista per a una alimentació estable. Penseu en això com un contorn local que encamina la franja amb seguretat més enllà d'una àrea de formació o una zona pilot sense sacrificar la connexió estructural entre estacions. Una osca de derivació negativa elimina el material completament per crear espai lliure, proporcionant espai per a components d'eines, geometria formada o separació de ferralla. D'acord amb Metal Stamping Die Design Insight, l'objectiu en ambdós casos no és simplement crear una osca, sinó equilibrar l'espai lliure, la força del portador, l'alimentació de la cinta i la qualitat de la peça final en una única decisió geomètrica.

Sense l'alleujament de derivació adequat, una pestanya formada o una vora de brida pot xocar amb un punxó, un elevador o una eina d'estació adjacent a mesura que la cinta avança. Aquesta col·lisió pot encallar la matriu a l'instant a baixa velocitat o, pitjor, provocar errors d'alimentació intermitents a velocitat de producció que són difícils de diagnosticar. Les osques de bypass eliminen aquests conflictes abans de la primera prova.

Disseny de la geometria de l'osca per a la precisió de l'alimentació

El disseny de l'osca de derivació per a la precisió de l'alimentació de la cinta implica més que només tallar una ranura on hi ha interferències. La geometria de l'osca ha de satisfer simultàniament tres requisits competitius:

• Espai lliure suficient:L'osca ha de proporcionar prou espai perquè les característiques formades, els punxons, els pilots o els separadors funcionin sense entrar en contacte amb la cinta durant l'alimentació.
• Força portadora adequada:L'eliminació de massa material debilita el transportador, la qual cosa fa que la cinta es doblegui, es torgui o es deformi durant l'alimentació a gran-velocitat. Un transportista feble perd la repetibilitat de l'alimentació, i els pilots sols no poden rescatar una franja que arriba a l'estació ja deformada.
• Separació controlada de ferralla:La geometria de l'osca afecta com s'alliberen els llimacs de ferralla de la matriu. Les cantonades interiors afilades concentren l'estrès i corren el risc de trencar-se prematurament. Les transicions arrodonides mantenen la integritat de la tira, però requereixen una mica més d'immobles.

Quan una osca és massa gran, el suport restant es converteix en una banda fina que vibra i es flexiona a la velocitat de producció. Quan és massa petit, la tira arrossega contra la formació d'insercions o rails elevadors, tirant-la fora del to. El punt dolç depèn del gruix del material, de l'amplada de la cinta, de la velocitat d'alimentació i de quantes estacions ha de sobreviure el transportista abans del tall.

Els constructors de matrius amb experiència avaluen el rendiment de les osques no només en CAD, sinó durant la prova a velocitats que creixen progressivament. Una osca que sembli segura a 100 cops per minut pot provocar inestabilitat en l'alimentació a 300. És per això que els socis especialitzats en eines comYICHENReviseu el disseny de l'osca de derivació com a part de la validació general del disseny de la cinta, avaluant la força del portador, la posició del pilot i l'estabilitat de l'alimentació conjuntament en lloc de tractar les osques com a característiques aïllades.

Control de direcció de la rebaba i gestió de la qualitat de les vores

Cada operació de cisalla produeix una rebava en un costat del tall. No podeu eliminar-lo del tot, però podeu controlar de quin costat apareix, i aquesta decisió és important per als requisits d'ajust, seguretat i estètica del muntatge.

A l'escombrat, la rebava es forma al costat del punxó del blanc (el costat que entra el punxó). En la perforació, la rebava apareix al costat de la matriu de la tira (oposada a l'entrada del punxó). Entendre com controlar la direcció de la rebava a l'estampació significa orientar les operacions de tall de manera que la rebava caigui sobre una superfície no-funcional: una cara interior amagada en el muntatge, una superfície que rep un acabat secundari o una vora que mai no entrarà en contacte amb la mà d'un operador.

Les matrius compostes ofereixen aquí un avantatge natural perquè totes les rebaves s'enfronten a una direcció. Els encunys progressius requereixen més planificació perquè diferents estacions poden produir rebaves en diferents cares depenent de si el material s'esborra cap amunt o es perfora cap avall. Els dissenyadors de matrius especifiquen l'orientació lateral de la rebaba-al dibuix de la disposició de la tira i els operadors de premsa verifiquen la direcció durant la primera-inspecció de l'article.

Diversos factors influeixen en l'alçada de la rebava en les operacions d'estampació de matrius i interactuen de manera que exigeixen una atenció continuada:

• Percentatge de liquidació:Un espai lliure excessiu produeix rebaves més altes perquè el material s'estira i es trenca en lloc de tallar-se netament. Un espai lliure insuficient crea bandes de cisalla secundàries en lloc de rebaves clàssiques, però accelera el desgast del punxó que eventualment produeix rebaves.
• Estat del punxó:Una vora de punxó apagada arrodoneix i empeny el material en lloc de tallar-lo, augmentant dràsticament l'alçada de la rebava. La degradació de les vores és progressiva, el que significa que l'alçada de la rebava creix gradualment al llarg de la producció.
• Duresa del material:Els materials més suaus produeixen zones de voladura més grans i rebaves més llargues amb el mateix espai lliure perquè es deformen més abans de fracturar-se. Els materials més durs es fracturen ràpidament amb rebaves més curtes, però perdonen menys els errors d'eliminació.
• Velocitat de tall:Les velocitats de premsa més altes generen més calor a la zona de cisalla, que pot suavitzar el material localment i augmentar la formació de rebaves en alguns aliatges, mentre que la redueix en d'altres que es tornen més trencadisses a velocitats de tensió elevades.

Els programes de rectificat estan directament relacionats amb els llindars d'alçada de les rebaves. La majoria dels entorns de producció estableixen una alçada màxima de rebaba acceptable, normalment un 10% del gruix del material o un valor absolut específic definit per la impressió de la peça. Una vegada que la inspecció mostra que les rebaves s'apropen a aquest límit, la matriu surt per afilar-la. Els dissenyadors influeixen en els intervals de rectificació a través de les seves eleccions inicials: una separació més estreta generalment significa un creixement més ràpid de les rebaves perquè les vores del punxó treballen més, mentre que la separació optimitzada amplia els intervals, però pot permetre rebaves inicials una mica més altes. L'objectiu és trobar l'espai lliure que produeixi rebaves acceptables per al nombre més llarg de cops abans que es requereixi manteniment.

Les vores de l'osca de derivació també produeixen rebaves, i aquestes rebaves poden enganxar-se als rails elevadors o a les superfícies de desmuntatge durant l'alimentació si no es gestionen. Els punxons de tall d'osques necessiten el mateix programa de manteniment de l'afilat que els punxons de part-funcions, tot i que els seus talls acaben com a ferralla. Una vora d'osca rebavada arrossega els components de la matriu, augmenta la resistència a l'alimentació i degrada el registre de la cinta amb el temps.

En conjunt, la geometria de l'osca de derivació i la gestió de les rebaves representen la capa de control de gra fi-del disseny de matriu progressiu. No capten els titulars de la manera com ho fa una estació de dibuix complexa, però determinen si el dau funciona sense vigilància a tota velocitat o requereix una atenció constant de l'operador. Amb el control d'alimentació i la qualitat de les vores abordats, el següent factor crític que configura el rendiment de la matriu és l'acer amb què estan fets els punxons i els botons de la matriu, i com la selecció del material a nivell de components defineix la vida útil de l'eina.

Selecció d'acer per a eines per a components de matriu

Un cop de puny que s'esquerda després de 20.000 cops i un que fa 500.000 cops entre esmolats podria semblar idèntic en una impressió. La diferència resideix en el grau d'acer, i escollir el millor acer per a eines per estampar punxons de matriu no es tracta d'haver predeterminat el que va funcionar en l'últim treball. Es tracta d'adaptar les propietats de l'acer a les exigències específiques a què s'enfronta cada component: quin material talla o forma, quina velocitat funciona la premsa i quant temps d'inactivitat podeu tolerar entre cicles de manteniment.

ComRevista MetalFormingnotes, la selecció d'acer per a eines viu a la cruïlla de la resistència al desgast i la duresa. Totes les decisions implica intercanvis-, i equivocar-se d'aquest equilibri es mostra com un desgast prematur de les vores o una fractura catastròfica a la botiga.

Coincidència del grau d'acer amb la funció del component

No tots els components d'una matriu s'enfronten a la mateixa tensió. Els punxons de tall suporten impactes de cisalla repetitius. Les insercions de formació absorbeixen les càrregues de compressió i l'empenta lateral. Els strippers i els aixecadors veuen cicles de fatiga sense un impacte elevat-. Cada funció requereix una personalitat d'acer diferent.

A continuació es mostra com les qualificacions habituals es mapegen amb les seves aplicacions més fortes:

• A2 (treball-d'enduriment a fred-aire):Un rendiment complet-sòlid amb bona resistència al desgast i una duresa decent. Un valor predeterminat comú per a l'estampació i perforació en acer suau i alumini a volums moderats.
• D2 (treball-alt en fred-crom):Major resistència al desgast que l'A2, el que el fa adequat per a tirades més llargues sobre materials abrasius. No obstant això, més trencadissa, la qual cosa significa que pot estellar en estacions de conformació agressives o quan es talla acers d'alta-resistencia.
• S7 (resistent a cops-):Excel·lent tenacitat per absorbir l'impacte sense fracturar-se. Ideal per formar estacions, lleves i qualsevol component on el risc d'esquerdes supera la necessitat de longevitat de la vora.
• M2/M4 (acers-alta velocitat):Un pont de rendiment entre els acers per a eines convencionals i els graus de metal·lúrgia de pols. Les fortes propietats de desgast combinades amb una duresa raonable els fan adequats per al tall d'alta-velocitat de materials-de resistència mitjana.
• CPM 10V i altres acers de metal·lúrgia en pols (PM):Excel·lent resistència al desgast amb millor tenacitat que D2. Aquestes qualitats excel·lent en aplicacions de gran-volum en què el temps d'activitat i els intervals de rectificat previsibles són prioritats.

Moltes botigues ara barregen els graus dins d'una sola matriu en lloc d'executar un acer a tot arreu. És possible que vegeu punxons M4 per a estacions de perforació d'alt-desgast, botons de matriu A2 per a tall general, insercions S7 a les estacions de conformació i carbur on el control de les rebaves o el volum extrem justifiquen el cost. Aquest enfocament a nivell de component-optimitza el rendiment i el cost simultàniament.

Compartiments entre duresa i tenacitat-en els acers de matriu

Penseu en la duresa i la tenacitat com a extrems oposats d'una escala lliscant. Premeu la duresa més alta i la vora es manté més temps entre afilats, el que significa més cops per cicle de manteniment. Però aquesta mateixa duresa fa que l'acer sigui trencadís, reduint la seva capacitat d'absorbir les càrregues de xoc sense trencar-se. Empenyeu la duresa més alta i el component sobreviu als impactes i als errors d'alimentació, però es desgasta més ràpidament i necessita un esmolat més freqüent.

Aquesta guia de selecció de duresa i tenacitat d'acer de matriu destil·la una pregunta pràctica: quin mode de fallada us podeu permetre? Si el vostre risc més gran són els cops fracturats que interrompin la producció, inclineu-vos cap a la duresa (S7, duresa més baixa A2). Si el vostre punt de dolor és un afilat constant i intervals curts entre manteniment, inclineu-vos cap a la resistència al desgast (D2, acers PM, carbur).

El material que s'estampa modifica aquest equilibri significativament. El tall d'acer suau o d'alumini comporta càrregues de xoc relativament baixes a les eines, de manera que els acers més durs i més resistents al desgast-funcionen bé. L'estampació d'acers d'alta resistència-o inoxidable genera forces de trencament agressives i un enduriment ràpid-que castiga els acers fràgils per a eines. Tal com descriu l'article de referència de MetalForming, un punxó de tall d'aïllament d'aïllament de paret fina 304 de tall inoxidable 304 es va fracturar a A2 a causa de càrregues ràpides, però va funcionar de manera fiable després de l'actualització a CPM 10V, que oferia tant la duresa per sobreviure al xoc com la resistència al desgast per mantenir la qualitat de la vora.

Quan les plaquetes de carbur justifiquen la inversió

La decisió d'estampació de carbur i d'acer per a eines de gran volum es redueix a l'economia del cicle de vida, no al preu de compra. Les insercions de carbur costen diverses vegades més que els equivalents d'acer per eines per endavant. Però en aplicacions que superen el milió de peces, les dades de la indústria mostren que el carbur pot allargar la vida útil de la matriu en un 500-1000% en comparació amb els acers per a eines convencionals. Això es tradueix en menys parades de premsa, menys cicles d'afilat i una qualitat de tall més consistent durant tota la producció.

El carbur funciona millor en operacions de baix-impacte: tallat fi, encunyat poc profund, perforació de precisió on es controlen les càrregues de xoc i l'enemic principal és el desgast abrasiu en lloc de la fractura. És una mala elecció per a estacions de conformació, tirades pesades o qualsevol operació on l'empenta lateral o la desalineació puguin trencar la inserció trencadissa. Els dissenyadors també han de tenir en compte la rigidesa addicional que demanen les insercions de carbur de l'estructura de la matriu circumdant. Un punxó de carbur en una matriu amb guies de mida inferior o sabates flexibles és una recepta per trencar-se costosament.

Els tractaments superficials per allargar la vida útil de la matriu d'estampació ofereixen un punt mitjà entre l'acer d'eina estàndard i el carbur complet. En lloc de canviar el material de base, aquests tractaments modifiquen la superfície per reduir la fricció, augmentar la duresa o resistir la irritació:

• Nitruració iònica:Difon el nitrogen a la superfície d'acer, formant un enllaç metal·lúrgic que crea una caixa endurida (superior a 58 HRC) que va des deDe 15 micres a gairebé 90 micres de profunditat. A diferència dels recobriments que s'asseuen a la superfície, la nitruració passa a formar part del propi acer. Sobresurt en la formació d'aplicacions on el desgast i el desgast de l'adhesiu són modes de fallada principal, i les superfícies tractades encara es poden polir per millorar el flux de material.
• Recobriments PVD (TiN, CrN, TiAlN):Aplicats a temperatures relativament baixes (al voltant de 750 graus F de temperatura de processament), aquests recobriments de pel·lícula-prima afegeixen 1-4 micres de material extremadament dur a la superfície del component. El CrN és particularment comú en matrius d'estampació a causa del seu baix coeficient de fricció, resistència química i resistència a l'oxidació. Com que les temperatures de processament es mantenen baixes, hi ha un risc mínim de distorsió dels components tractats tèrmicament.
• Recobriments CVD i tractament TD (difusió tèrmica):Aplicats a temperatures més altes (al voltant de 1925 graus F per CVD), aquests processos produeixen recobriments més gruixuts i duradors adequats per a aplicacions de desgast-extrem. El tractament TD forma capes de carbur de vanadi directament a la superfície de l'eina. La compensació-és que les altes temperatures de processament poden requerir un re-escalfament-tratant el substrat després, afegint cost i termini de lliurament.

L'arbre de decisió per als tractaments de superfície segueix la mateixa lògica que la selecció del material base: què s'està desgastant, a quina velocitat i quin és el cost del temps d'inactivitat versus el tractament? Un cop de formació que s'agalla després de 50.000 cops es beneficia de la nitruració. Un punxó perforant que s'apaga després de 200.000 cops en inoxidable abrasiu podria justificar un recobriment de TiAlN. Una inserció de tall amb milions de cicles en material endurit pot necessitar tractament TD o una actualització de carbur.

La selecció de l'acer i el tractament superficial defineixen quant de temps cada component manté la seva geometria de treball. Però fins i tot la millor elecció de material no pot evitar tot el desgast. Finalment, cada matriu necessita esmolar, ajustar o reparar, i la gràcia amb què passa de la intenció del disseny a la realitat de producció depèn del que succeeixi durant la prova i del marc de manteniment integrat al disseny original.

Resolució de problemes de prova, validació i errors

Totes les decisions de disseny discutides fins ara, des dels percentatges d'espai lliure fins a les qualitats d'acer d'eines fins a la seqüenciació de la disposició de les tires, convergeixen en un sol moment: la primera vegada que el pistó de premsa baixa sobre una matriu de nova construcció. La prova és on la teoria es troba amb la realitat. També és on els errors de disseny passats per alt es converteixen en lliçons cares. ComRevista MetalFormingdiu-ho, els processos d'estampació tenen èxit o fracassen en funció de la idoneïtat del disseny de la matriu, i validar aquest disseny després que comenci la producció no representa una bona enginyeria o pràctica empresarial.

No obstant això, la prova no és només una prova-suficient. És un procés de diagnòstic estructurat on els enginyers verifiquen sistemàticament cada estació, mesuren cada dimensió crítica i fan ajustos específics fins que la matriu produeix peces d'especificació de manera fiable. Entendre els passos del procediment de prova de matriu d'estampació, reconèixer els modes de fallada habituals i planificar el manteniment preventiu des del principi, separa les sales d'eines que s'inicien sense problemes de les que passen setmanes perseguint problemes.

Seqüència de prova de matriu i protocol d'ajust

La prova de matriu segueix una seqüència deliberada. Avançar els passos o saltar-se els primers crea errors de composició que són gairebé impossibles de desenredar més tard. Aquests són els protocols típics que segueixen les sales d'eines amb experiència:

1. Inspecció visual i dimensional de la matriu muntada:Abans que la matriu entri en una premsa, comproveu que tots els components estiguin asseguts, subjectats i alineats correctament. Comproveu que els pals de guia llisquen sense problemes, que els separadors es desplacen lliurement i que no hi hagi interferències d'eines en cap punt de la carrera. Confirmeu l'alçada de tancament amb les especificacions de la premsa.
2. Cicle en sec sense material:Executeu la premsa lentament a través de diversos cops sense carregar cap tira. Vigileu la connexió, la interferència entre els components superior i inferior i comproveu que els elevadors, els separadors i els cilindres de nitrogen tornen completament. Escolteu els sons de contacte inusuals que indiquen una desalineació.
3. Proves estàtiques de{0}}únic cop:Introduïu una secció curta de cinta manualment i executeu un cop de premsa a velocitat reduïda. Examineu la cinta per trobar proves de tall, conformació i enganxament del pilot a cada estació. Aquest sol cop revela problemes greus com l'alçada de tancament incorrecta, la falta d'espai lliure o la desalineació del pilot-a-el forat abans que el funcionament a gran-velocitat pugui danyar l'eina.
4. Alimentació progressiva a-velocitat lenta:Alimenta la cinta a través de múltiples cops a baixa velocitat, permetent que les peces progressin per cada estació. Inspeccioneu les peces parcialment acabades en cada etapa. Comproveu que els forats pilot s'enganxen correctament, que les operacions de conformació produeixen la geometria desitjada i que els llimacs de ferralla surten netament.
5. Inspecció dimensional del primer-article:Un cop les peces completes surtin de la matriu, mesureu totes les dimensions crítiques amb la impressió de la peça mitjançant CMM, comparadors òptics o calibres calibrats. Documentar les desviacions i identificar quines estacions necessiten ajustar-se. Comproveu la qualitat de la vora, l'alçada de la rebaba, la direcció de la rebaba, la planitud i els angles de flexió.
6. Augment de velocitat incremental:Augmenteu gradualment la velocitat de premsa cap a la velocitat de producció objectiu, inspeccionant les peces a cada increment de velocitat. El comportament dinàmic canvia a velocitats més altes: augmenta el rebot de la tira, sorgeixen efectes tèrmics i canvia la precisió de l'alimentació. Una matriu que produeix peces perfectes a 60 cops per minut pot fallar a 250.
7. Validació d'execució de producció sostinguda:Executeu una quantitat mínima, sovint de 300 a 500 peces consecutives, a tota velocitat de producció. Inspeccioneu les peces des del principi, mig i final d'aquesta tirada per confirmar l'estabilitat dimensional. Aquest pas detecta la deriva tèrmica, el desgast progressiu del pilot i les inconsistències d'alimentació intermitents que els cops únics no poden revelar.

L'objectiu de la prova no és només produir una bona part. Es tracta de demostrar que la matriu pot produir peces consistents repetidament en condicions de producció. Com subratlla la referència de MetalForming, el major avantatge de validar els dissenys de manera precoç, idealment mitjançant la simulació abans de tallar l'acer, és que la llibertat de disseny és més alta i el cost del canvi és més baix en aquesta etapa. Quan la matriu arriba a la premsa de prova, ja s'inverteixen de quatre a sis mesos de temps de construcció i els canvis fonamentals de disseny es tornen prohibitius.

Modes d'error habituals i anàlisi de causes-arrel

Fins i tot els encunys-ben dissenyats tenen problemes durant la prova i la producció inicial. La diferència entre una bona sala d'eines i una que té problemes és si resolen els problemes de manera sistemàtica o recorren a la prova-i-shimming d'errors. Aquests són els modes de fallada més freqüents, les seves causes arrel i les modificacions correctives que aborden el problema real en lloc d'emmascarar els símptomes.

• Trencament del punxó:Un punxó trencat atura la producció a l'instant. Les causes fonamentals inclouen un espai lliure suficient (que augmenta la força de tall més enllà de la força de tall del punxó), un suport inadequat del punxó-a-retenció, un cop d'enganxament excessiu en materials-d'alta resistència i una desalineació entre les eines superior i inferior. Com resoldre problemes de trencament del punxó a l'estampació comença amb l'examen de la superfície de fractura. Una ruptura neta i plana indica una sobrecàrrega o una secció-transversal insuficient. Una fractura irregular i angulada suggereix una càrrega lateral per desalineació. Les accions correctives inclouen augmentar l'espai lliure, actualitzar-se a un grau d'acer més resistent (com ara passar de D2 a CPM 10V), afegir retencions de punxó guiades-per reduir la deflexió lateral i verificar l'ajust del pal guia-a-la casquilla.
• Formació excessiva de rebaves:Les rebaves que superen les especificacions d'impressió solen indicar vores de tall desgastades, espai lliure incorrecte o ambdues coses. Segons l'anàlisi de defectes de la indústria, els desencadenants més comuns són els punxons desgastats, la separació incorrecta de la matriu, la mala alineació de l'eina i la variació del gruix del material. La solució consisteix a esmolar o substituir les vores mates, tornar a comprovar i ajustar l'espai lliure segons les especificacions del material i verificar que el desgast del pal de guia no ha permès que l'alineació es desviï.
• Galling i puntuació de superfície:La transferència de material entre la xapa i la superfície de la matriu crea un desgast adhesiu que empitjora amb cada traç. L'acer inoxidable i l'alumini són especialment propensos a la irritació. Les causes fonamentals inclouen una lubricació insuficient, un acabat rugós de la superfície de la matriu, una pressió de conformació excessiva i els graus d'acer d'eines que no tenen duresa superficial. Les solucions van des de polir superfícies de conformació i aplicar lubricants adequats fins a revestir components amb CrN o TiN i, en casos greus, canviar a inserts nitrurats o de carbur.
• Desviació de retorn elàstic:La peça torna parcialment a la seva forma plana original després de formar alliberaments de pressió, produint angles de flexió incorrectes, planitud deficient o desajustos dimensionals. El retorn elàstic està influenciat per la resistència a la fluència, el mòdul elàstic, el gruix de la làmina, el radi de flexió i la consistència del material. Les modificacions correctives del disseny inclouen la sobreflexió (dissenyar el punxó per doblegar-se més enllà de l'angle objectiu perquè la peça torni a l'especificació), afegir estacions d'encunyar o restringir, reduir els radis de flexió on la geometria ho permeti i incorporar característiques d'enduriment que resisteixen la recuperació elàstica.
• Mal alimentació de la tira:La tira avança massa lluny, massa curta o en angle, provocant una desalineació de les característiques a totes les estacions. Els errors d'alimentació produeixen ferralla i poden danyar la matriu si les característiques formades xoquen amb les eines. Les causes arrels comunes inclouen pilots desgastats o de mida incorrecta, paràmetres de longitud d'alimentació inexactes, molles elevadores febles que permeten que la cinta arrossegueu els components inferiors de la matriu, una inclinació excessiva de la cinta de la bobina i una geometria de l'osca de derivació que no ofereix suficient espai lliure. Les accions correctives inclouen verificar la precisió del pas d'alimentació, inspeccionar el diàmetre i l'estat del pilot, ajustar l'alçada de l'elevador i revisar el disseny de l'osca per detectar interferències a la velocitat de producció.

En aquests modes de fallada sorgeix un patró: la majoria es remunta a les decisions preses durant el disseny en lloc dels problemes introduïts durant la construcció de matrius. L'especificació de separació impulsa la formació de rebaves i les càrregues de perforació. La selecció de l'acer determina la resistència a la fractura. El disseny de la tira i la geometria de l'osca de bypass controlen el comportament d'alimentació. Tryout revela aquestes opcions aigües amunt, i les correccions més eficients aborden la causa arrel del disseny en lloc d'afegir ajustos compensadors que creen noves dependències.

Planificació del manteniment preventiu per a la longevitat de la matriu

Un dau que supera la prova no s'ha acabat. Acaba d'entrar en la fase en què el desgast acumulat, el cicle tèrmic i la variabilitat del material degraden lentament el seu rendiment. Un programa de manteniment preventiu per a matrius d'estampació defineix quan s'ha d'intervenir abans que els problemes s'escalfin des d'una petita deriva de la qualitat fins a una fallada catastròfica.

Tal com explica l'expert en manteniment Art Hedrick aEl Fabricador, hi ha una distinció crítica entre manteniment de matrius i reparació de matrius. El manteniment significa esmolar les seccions de tall segons el calendari previst, substituir les molles abans que fallin, netejar els residus i inspeccionar si hi ha elements de fixació solts. La reparació vol dir soldar seccions trencades, substituir punxons trencats i extreure peces estavellades de la cavitat, tots els símptomes d'un mal disseny o d'un manteniment negligit. Els veritables programes preventius se centren en la primera categoria per evitar la segona.

Els criteris de rectificació i renovació de matrius d'estampació es centren en llindars mesurables més que en conjectures:

• Monitorització de l'alçada de la rebaba:Seguiment de l'alçada de la rebava a intervals definits. Quan les mesures s'apropen al màxim-especificat d'impressió, normalment un 10% del gruix del material, programeu l'afilat. Esperar fins que les rebaves superin el límit significa que ja heu produït peces qüestionables.
• Seguiment del recompte de traços:Establiu intervals de rectificació de referència durant la producció inicial. Pot ser que un punxó perforant en acer laminat-en fred D2 s'hagi d'esmolar cada 150.000 a 200.000 cops. Enregistreu el rendiment real i ajusteu els intervals en funció dels patrons de desgast observats en lloc d'estimacions genèriques.
• Comptabilitat de profunditat d'afilat:Cada cicle de rectificat elimina material de la cara de tall. Després de suficients retallades, el botó de punxó o matriu es fa massa curt per funcionar correctament, alterant l'alçada de tancament, les relacions d'eliminació o el temps de separació. Feu un seguiment de l'eliminació de material acumulat i planifiqueu la substitució dels components quan el total arribi al límit-de l'escalada del disseny, normalment de 2 a 3 mm segons l'eina.
• Cicles de substitució de primavera:Les molles helicoïdals i els cilindres de nitrogen tenen una vida de fatiga finita. Substituïu les molles abans del seu límit de cicle calculat i no després del trencament. Hedrick assenyala que les molles que es trenquen cada 2.000 cops sovint indiquen un problema de disseny, com ara una deflexió excessiva, en lloc d'un element de desgast normal. La solució-a llarg termini és redissenyar per a la longitud adequada de la molla o canviar a bombones de gas, no només programar substitucions més freqüents.

L'accessibilitat del manteniment es vincula directament amb les decisions inicials de disseny. Una matriu on les insercions de tall es poden treure i tornar a esmolar sense desmuntar tota l'eina permet una rotació més ràpida i un temps d'inactivitat de la premsa més curt. Els dissenyadors que planifiquen el manteniment incorporen funcions com ara gàbies de botons de matriu extraïbles, sistemes de retenció de punxons estandarditzats i ubicacions de fixació accessibles. Els dissenyadors que ignoren el manteniment creen eines que funcionen bé inicialment, però que es fan cada cop més costoses de servei a mesura que s'acumulen els cicles d'esmolat i substitució.

La llista de verificació d'inspecció durant cada cicle de manteniment hauria de cobrir:

• Tota l'estanquitat de la subjecció, incloses les clavilles i els cargols de capçal
• Desgast del pal de guia i de la casquilla, comprovat per tacte per joc lateral
• Estat de primavera i cicle de vida restant
• Superfícies de conformació llaurades o marcades que requereixen poliment o repintament
• Traieu els camins d'evacuació lliures de runes, acumulacions o interferències de rebaves
• Tots els guàrdies de seguretat al seu lloc i funcionals
• Condició de la placa de desgast a les superfícies de les lleves i els blocs del taló

L'optimització de la vida útil no és una preocupació de post{0}}producció. És un resultat de totes les decisions aigües amunt: el grau d'acer que determina quant de temps es mantenen afilades les vores, l'especificació de l'espai lliure que controla la força de tall i la taxa de desgast, el sistema de guia que manté l'alineació durant milions de cicles i la disposició dels components que determina si un tècnic pot canviar una inserció en 20 minuts o dues hores. Una matriu dissenyada per mantenir-se dura més temps, costa menys per part i crea menys emergències de producció que una dissenyada només per passar la seva primera prova.

Aquests protocols de prova i marcs de manteniment funcionen millor quan l'equip d'enginyeria i el constructor de matrius comparteixen una comprensió comuna de la intenció del disseny, les expectatives de producció i els requisits de servei a llarg termini-. Aquesta relació, entre els enginyers que especifiquen el que necessiten i el soci d'eines que enginyera com lliurar-ho, determina en última instància si un programa de matrius es llança a la programació o s'espira en cicles de reelaboració costosos.

Treballant amb un soci de disseny de matrius d'estampació personalitzada

Els càlculs de liquidació, els graus d'acer, els dissenys de les tires, la geometria de l'osca de derivació i els marcs de manteniment viuen en paper fins que algú els converteix en acer endurit que sobreviu a la producció. El buit entre un concepte de disseny sòlid i una matriu que es llança a temps i funciona de manera fiable s'omple amb una cosa: el soci d'eines que dissenya i construeix l'eina. Com triar un soci de disseny de matrius d'estampació no és una decisió de contractació. És una decisió tècnica amb conseqüències directes per a la qualitat de les peces, el temps del programa i el cost total de propietat.

Què buscar en un soci de disseny de matrius d'estampació

Un constructor de matrius que simplement segueix els vostres dibuixos és un venedor de mecanitzat. Un autèntic soci d'eines desafia les vostres hipòtesis, identifica els riscos d'hora i aporta experiència que impedeix la costosa iteració durant la prova. Quan avalueu les capacitats del fabricant de matrius d'estampació personalitzada, mireu més enllà de les llistes d'equips i centreu-vos en la profunditat d'enginyeria.

Això és el que separa els socis capaços dels-comandes:

• Experiència en estructura de matriu:Entenen com la rigidesa de la sabata, la mida del sistema de guia i la disposició dels components interactuen sota el tonatge i la velocitat de producció. Marcaran un pal de guia de mida inferior o una sabata flexible abans que es converteixi en un problema de prova.
• Capacitat de disseny de components:Dissenyen punxons, botons de matriu, aixecadors, separadors i insercions de formació com un sistema integrat en lloc d'aprovisionar-se de cadascun com a producte autònom. Les seves pressions de stripper, alçades d'elevadors i ubicacions pilot reflecteixen l'experiència de producció, no només els valors dels llibres de text.
• Experiència de funcions complexes:La geometria de l'osca de derivació, el control de la direcció de la rebava i les seqüències de formació de diverses-estacions requereixen coneixements pràctics- acumulats en milers de programes de matriu. Un company que ha resolt la inestabilitat de l'alimentació a 400 cops per minut aporta solucions que no trobareu en un manual.
• Optimització de l'espai lliure i del flux de material:Adapten les especificacions de separació al vostre grau de material específic, gruix i requisits de qualitat de la vora en lloc d'aplicar percentatges generals. Entenen com flueix el material a través de les estacions d'extracció i com prevenir l'aprimament, l'arrugada i el retorn elàstic mitjançant ajustos de geometria.
• Filosofia de disseny avançat de manteniment-:Els millors socis dissenyen matrius que són fàcils d'atendre, amb insercions accessibles, sistemes de retenció estandarditzats i disposicions de separació-lògica que allargan la vida útil total de la matriu sense reconstruccions.

Tal com s'indica a les guies del sector sobre la selecció d'un soci de fabricació, el suport d'enginyeria i el disseny-per-la col·laboració de fabricació al principi del procés eviten revisions costoses després de la construcció de les eines. Com més aviat s'introdueixi l'experiència de fabricació en el cicle de disseny, més gran serà l'oportunitat d'optimitzar.

Com les solucions de matriu personalitzades redueixen el temps de producció

La simulació CAD/CAE en el desenvolupament de matrius d'estampació ha canviat fonamentalment la línia de temps del disseny-a-la producció. En comptes del bucle tradicional de disseny, construcció, prova, arreglament i repetició, l'enginyeria-conduïda per simulació valida la viabilitat de la formació, prediu el retorn elàstic i identifica els riscos d'aprimament abans de mecanitzar qualsevol acer. SegonsInvestigació d'aplicació del CAE en estampació, els fabricants que integren la simulació al seu flux de treball solen reduir les iteracions de prova entre un 30 i un 50 per cent, la qual cosa es tradueix directament en terminis de lliurament més curts i costos de modificació més baixos.

Un soci capaç d'eines utilitza la simulació no com a comprovació final, sinó com a eina de decisió de disseny. Realitzen anàlisis de límit de conformació per confirmar que es poden aconseguir profunditats de dibuix, optimitzen les forces del suport en blanc per evitar l'arrugada i apliquen una compensació de retorn elàstic a les superfícies de l'eina perquè les primeres parts de la matriu caiguin més a prop del nominal. Aquest enfocament predictiu substitueix setmanes d'ajustaments de proves-i-errors per una confiança basada en dades-.

La reducció dels cicles d'iteració de matrius amb un soci experimentat en eines també significa menys sorpreses durant l'augment de la producció-. Un soci que ha validat el comportament de l'alimentació de les tires, la separació de l'osca i l'orientació de la rebava mitjançant la simulació ofereix una matriu que assoleix la velocitat de producció màxima més ràpidament i amb menys retenció de qualitat. Aquesta acceleració s'agreuja a tots els programes: cada setmana estalviada en la prova és una setmana d'ingressos de producció recuperats.

Per als enginyers preparats per passar del concepte de disseny a les eines de producció,YICHENofereix solucions de matriu d'estampació personalitzades que abasten estructura de matriu, enginyeria de components, punxons, elevadors, disseny d'osques de derivació, control de rebaves, optimització de l'espai lliure i anàlisi del flux de material. El seu enfocament connecta la gamma completa de decisions de disseny tractades al llarg d'aquest article amb eines cohesionades i preparades per a la producció-. És una opció sòlida que val la pena avaluar juntament amb la vostra llista curta quan matrius progressius complexes, toleràncies estrictes o volums de producció exigents requereixen un soci amb una gran experiència en eines en lloc d'un taller de mecanitzat-general.

Les decisions descrites en aquest article, des de la selecció del tipus de matriu fins a la qualitat d'acer, l'especificació de l'autorització i la planificació del manteniment, defineixen si una matriu d'estampació es converteix en un actiu de producció o en un problema recurrent. Cada opció es combina en la següent. El soci d'eines adequat entén aquestes interaccions i les dissenya en una eina que funciona des del primer cop fins al mil·lionè cicle.

Preguntes freqüents sobre el disseny de matrius d'estampació

1. Quina diferència hi ha entre un dau progressiu i un dau compost?

Una matriu progressiva mou una tira contínua a través de múltiples estacions, afegint una característica per traç (perforació, conformació, retallament) fins que la peça estigui completa al tall. Destaca en peces complexes de gran-volum, amb temps de cicle ràpids i alimentació automàtica. Una matriu composta realitza dues o més operacions de tall en un sol cop en una estació, com ara tapar un perfil exterior mentre perfora forats interns simultàniament. Les matrius compostes ofereixen una planitud de part superior i relacions entre els forats i les vores--més estretes perquè totes les característiques es creen d'un sol cop, eliminant l'error de registre entre estacions. L'elecció depèn dels requisits de volum, complexitat i tolerància-les matrius compostes s'adapten a volums moderats on la planitud és crítica, mentre que les matrius progressives dominen quan la producció supera les 50.000 peces i es necessiten múltiples característiques diferents.

2. Com calculeu l'espai lliure de punx-a-encuny per a diferents materials?

L'espai lliure del punxó-a-l'encuny s'expressa com a percentatge del gruix del material per costat i varia segons el tipus de material, el rang de gruix i el funcionament. L'acer de baix-carboni utilitza normalment un 8-12% per costat, l'acer inoxidable requereix un 10-18%, l'alumini necessita un 6-12% i els acers d'alta resistència exigeixen un 12-22%. El factor clau és la relació del material entre la resistència a la fluència i la resistència a la tracció: els materials que es fracturen ràpidament amb poca deformació (com els acers HSLA) necessiten més espai lliure, mentre que els materials dúctils (com el coure) funcionen bé amb menys. L'espai lliure també difereix segons l'operació: en el tancament, l'obertura de la matriu coincideix amb la mida de la peça i el punxó és de mida inferior; a la perforació, el punxó coincideix amb la mida del forat i el botó de la matriu és sobredimensionat. Valideu sempre els manuals d'enginyeria i ajusteu-los en funció dels resultats de la prova, ja que factors com la direcció del gra i la variació del lot de material afecten el rendiment real.

3. Què causa el trencament del punxó a les matrius d'estampació i com ho arregleu?

El trencament del punxó normalment es deu a quatre causes fonamentals: un espai lliure suficient que augmenta la força de tall més enllà de la capacitat de tall del punxó, un suport inadequat del punxó-a-permet una flexió lateral, un xoc excessiu d'enganxament quan es tallen materials-de gran resistència i una desalineació entre les eines superior i inferior. Podeu diagnosticar la causa examinant la superfície de la fractura-una ruptura plana neta indica una sobrecàrrega, mentre que una fractura en angle irregular suggereix una càrrega lateral per desalineació. Les accions correctives inclouen augmentar l'espai lliure per reduir la força de tall, passar a un grau d'acer més resistent (com ara CPM 10V en comptes de D2), afegir retenidors de punxó guiats-i verificar el pal de guia-a-l'ajustament de la boquilla. Socis com YICHEN amb una profunda experiència en enginyeria de components poden ajudar a especificar la combinació adequada de grau d'acer, espai lliure i estructura de suport per evitar que es repeteixi.

4. Com funcionen les osques de derivació en el disseny de matrius progressius?

Les osques de derivació són característiques de relleu tallades a la disposició de la cinta que eviten la interferència entre la cinta avançada i els components de la matriu, com ara punxons, elevadors o característiques formades. Una osca de bypass positiva reté el material al voltant d'una obstrucció alhora que manté la força del portador per a una alimentació estable. Una osca de derivació negativa elimina el material completament per crear espai lliure per a eines o geometria formada. Sense l'alleujament de derivació adequat, les pestanyes formades o les vores amb brides poden xocar amb les eines adjacents a mesura que la cinta avança, provocant embussos o mals d'alimentació intermitents a la velocitat de producció. La geometria de l'osca ha d'equilibrar tres requisits en competència: espai lliure suficient per a les operacions, resistència adequada del portador per evitar el pandeig de la cinta durant l'alimentació a gran-velocitat i separació controlada de la ferralla. El rendiment de l'osca s'ha de validar a velocitats que creixen progressivament durant la prova, ja que un disseny que funciona a 100 cops per minut pot provocar inestabilitat a 300.

5. Quin acer d'eina he d'utilitzar per estampar punxons?

El millor acer per a eines depèn del material que esteu estampant, del vostre volum de producció i del mode de fallada que heu d'evitar. L'acer d'enduriment a l'aire-A2 és una opció sòlida-per tal de tallar i perforar acer suau a volums moderats. L'acer d'alt-crom D2 ofereix una major resistència al desgast per a tirades més llargues en materials abrasius, però és més trencadissa. S7 d'acer resistent als cops-estacions de conformació i operacions d'alt-impacte on el risc de fractura supera els problemes de longevitat de la vora. Per a aplicacions de gran -volum, els graus de metal·lúrgia de pols com CPM 10V ofereixen una resistència al desgast excepcional amb una millor tenacitat que la D2. Les plaquetes de carbur justifiquen el seu alt cost quan la producció supera el milió de peces, allargant la vida útil de la matriu un 500-1000% en operacions de tall de baix-impacte. Molts matrius moderns barregen graus dins d'una única eina-acers més durs en estacions d'alt-desgast i graus més resistents on les càrregues d'impacte són més altes, optimitzant tant el rendiment com el cost.