Apa Itu Ekspansi Termal?

Baja tumbuh ketika menjadi panas. Dalam pekerjaan stamping, pertumbuhan itu menyebabkan masalah.

Saya telah membuat cetakan selama 18 tahun. Toko-toko tempat saya bekerja telah kehilangan ribuan dolar karena komponen-komponennya rusak karena seseorang tidak memperhitungkan panasnya. Sebuah cetakan progresif yang dijalankan dengan kecepatan 600 pukulan per menit menghasilkan gesekan. Gesekan tersebut meningkatkan suhu baja punch dan die. Bajanya mengembang. Izin yang Anda dapatkan kemarin bukan lagi izin yang Anda miliki hari ini.

Angka-angka

Baja perkakas memuai sekitar 11 hingga 12,5 mikrometer per meter untuk setiap derajat Celcius perubahan suhu. Kedengarannya kecil. Pada bagian cetakan 200 mm, kenaikan suhu 30 derajat menambah sekitar 0,07 mm pada dimensi Anda. Anda baru saja merusak toleransi Anda pada bagian yang membutuhkan ±0,05 mm.

Baja D2, baja A2, dan sebagian besar baja perkakas pengerasan udara-berada dalam kisaran 11-12,5. Karbida lebih rendah, sekitar 5-6. Logam dasar yang Anda injak memiliki koefisiennya sendiri. Aluminium memuai hampir dua kali lipat dari baja. Stainless berada di antara keduanya.

Dimana Itu Muncul

Wire EDM adalah tempat pertama di mana sebagian besar toko die melihat ekspansi termal menyebabkan masalah nyata. Cairan dielektrik mengontrol suhu, namun benda kerja tetap memanas selama pemotongan. Sebuah balok yang berukuran 150.000mm di pagi hari mungkin terbaca 150.015mm di sore hari. Beberapa toko tidak akan melakukan pengukuran akhir sampai bagian tersebut disimpan semalaman.

Penggilingan lebih buruk. Roda menghasilkan panas pada titik kontak. Tanpa cairan pendingin banjir, penggiling permukaan dapat memasukkan panas yang cukup ke dalam cetakan untuk menghilangkan lokasi lubang beberapa persepuluhnya. Operasi penggilingan jig menggunakan sistem pendingin yang suhunya dikontrol karena alasan ini. Toko-toko yang lebih baik menyimpan cairan penggilingan mereka dalam 1 derajat.

Selama produksi berjalan, cetakan memanas dalam pola yang dapat diprediksi. 50 bagian pertama sering kali menunjukkan dimensi yang berbeda dibandingkan bagian 500 hingga 1000. Operator pers yang berpengalaman mengetahui hal ini. Mereka akan menghapus bidikan pertama atau menyesuaikan ketinggian tutup pers setelah pemanasan.

Masalah Perakitan Mati

Set cetakan yang dibuat pada suhu kamar berperilaku berbeda pada suhu pengoperasian. Tempat pelubang dan sepatu cetakan melebar. Pin pemandu dan bushing melebar. Jika bahannya tidak cocok, kecocokannya berubah.

Saya telah melihat toko-toko menggunakan busing pemandu perunggu pada sepatu baja tanpa memikirkan ketidakcocokan termal. Perunggu mengembang lebih dari baja. Di bawah panas, bushing menjadi lebih longgar di dalam lubang. Dadu mulai berjalan.

Pin dowel menimbulkan masalah serupa. Batang kayu slip-pada suhu 20 derajat menjadi batang kayu longgar pada suhu 40 derajat . Beberapa toko menggunakan interferensi yang lebih ketat sebagai kompensasi. Yang lain menerima gerakan tersebut dan mengendalikannya dengan blok tumit.

Apa yang Berhasil

Toko yang suhunya-dikendalikan akan membantu. Menjaga suhu sekitar pada 20 derajat ±1 derajat membuat pengukuran konsisten. Sebagian besar ruang perkakas tempat saya bekerja tidak dikontrol suhunya. Anda belajar mengatasinya.

Membiarkan komponen menjadi stabil sebelum pemesinan akhir lebih penting daripada yang diakui kebanyakan orang. Kasar sebagian, diamkan 24 jam, lalu habiskan. Bagian tersebut menghilangkan tekanan internal dan mencapai keseimbangan dengan ruangan. Dimensi akhir Anda bertahan.

Prosedur permulaan yang konsisten pada mesin cetak mengurangi variasi bagian. Jalankan cetakan selama 15 menit sebelum menyimpan bagian-bagiannya. Baja mencapai suhu operasi. Izinnya diselesaikan.

Untuk cetakan yang menjalankan aplikasi berkecepatan tinggi-kecepatan tinggi-atau-bahan pengukur-berat yang dibor melalui bagian cetakan akan mengeluarkan panas. Industri otomotif menggunakan ini secara luas untuk operasi hot stamping dimana blanko masuk pada suhu 900 derajat. Air atau minyak bersirkulasi melalui saluran yang dimasukkan ke dalam permukaan cetakan.

Kompensasi

Beberapa desainer menambahkan kompensasi pada cetakan mereka. Mereka memotong profil kawat EDM berukuran 0,01mm dengan mengetahui bahwa bagian tersebut akan berkembang dalam pelayanan. Pendekatan ini memerlukan data produksi. Anda perlu mengetahui secara pasti seberapa panas cetakan tersebut dan seberapa besar pertumbuhan yang ditimbulkannya.

Pada cetakan progresif dengan beberapa stasiun, setiap stasiun dapat diperluas secara berbeda. Stasiun pembentuk menghasilkan lebih banyak panas dibandingkan stasiun pengosongan. Tata letak strip harus memperhitungkan efek kumulatif.

Kebanyakan toko tidak menghitung kompensasi termal. Mereka membuat cetakan untuk dicetak, menjalankan pengujian bagian-bagiannya, kemudian mengamati dan menyesuaikan hingga bagian-bagian tersebut keluar dengan benar. Ini berhasil. Ini membutuhkan waktu lebih lama.

Apa yang Tidak Berhasil

Mengabaikan masalah tidak akan berhasil. Saya telah menyaksikan para pembuat cetakan menghabiskan waktu berhari-hari mengejar masalah dimensi yang ternyata adalah penyimpangan termal di ruang penggilingan. Unit AC hidup dan mati. Suhu ruangan berayun 5 derajat. Setiap bagian keluar berbeda.

Mempercayai CMM tanpa memeriksa suhu ruangan tidak akan berhasil. Mesin pengukur koordinat mengkompensasi ekspansi termalnya sendiri. Mereka tidak mengimbangi bagian yang menempel di granit.

Pemeriksaan akhir yang terburu-buru tidak berhasil. Bagian yang baru dikeluarkan dari mesin kawat tidak berukuran sama dengan bagian yang disimpan di bangku selama empat jam.

Intinya

Ekspansi termal adalah fisika. Setiap pembuat cetakan tahu tentang hal itu. Tidak semua pembuat cetakan merencanakannya. Toko-toko yang mengendalikan lingkungannya, menstabilkan bagian-bagiannya, dan mengikuti prosedur yang konsisten akan mendapatkan hasil yang lebih baik. Toko-toko yang tidak menghabiskan lebih banyak waktu untuk melakukan penyesuaian akan mati di media.

Angka-angkanya ada di buku pegangan. Koefisien baja Anda hanya tinggal mencari di Google. Bagian tersulitnya adalah membangun kebiasaan yang memperhitungkan panas dalam setiap pengoperasian, setiap hari. Setelah 18 tahun, saya masih harus mengingatkan diri sendiri untuk mendinginkan bagian-bagiannya sebelum saya mengukurnya.