Zarządzanie procesem produkcyjnym, zarządzanie produkcją
Narzedziownie.pl - portal dla firm produkujących formy wtryskowe, tłoczniki, wykrojniki i inne narzędzia

Drukuj | Prześlij link znajomemu | Wyszukaj w serwisie

Sposoby na zmniejszenie kosztów, które nie są bezpośrednio powiązane z cenami za kilogram materiału.

Wybór właściwego materiału do produkcji formy staje się coraz trudniejszy. W erze intensywnej konkurencji pomiędzy producentami materiałów, a także bardzo różnorodnym przekroju cenowym, coraz bardziej istotny staje się sam proces wyboru rodzaju materiału. Istnieją pewne wytyczne, dzięki którym można dokonać właściwego, optymalnego wyboru, który sprawi, że koszty wytworzenia będą niższe, i nie jest to zwykłe patrzenie na cenę za kilogram.

By wybrać mądrze, narzędziowiec powinien rozważyć różnorodne czynniki, nie tylko cenę materiału. Proces podejmowania decyzji powinien zacząć się od przeanalizowania cyklu, w jakim ma się odbywać produkcja części z tworzywa. Główne aspekty, które powinny zostać uwzględnione przy jego projektowaniu to:
  • Wielkość i złożoność wypraski lub formy
  • Wielkość docelowej produkcji
  • Rodzaj tworzywa i jego wpływ na formę
  • Mechaniczne wymagania co do formy
  • Fizyczne wymagania formy (przewodnictwo cieplne, sztywność, skurcz)
  • Stabilność formy w trakcie eksploatacji
  • Szczegóły dotyczące montażu (kryteria matowienie, podatność na powlekanie)
  • Cechy projektowe (ostre kąty, cienkie sekcje)
  • Wymagania co do gładkości powierzchni (polerowanie, wymagania odnośnie tekstury)
  • Sposoby obróbki (obróbka elektroerozyjna, obróbka mechaniczna)
Oszczędności mogą się pojawić we wszystkich obszarach wymienionych powyżej, ale w niniejszym artykule omówione zostaną:
1. Nowe stopy o zwiększonej twardości
2. Stopy o dużym przewodnictwie cieplnym
3. Materiały odporne na korozję
4. Pre-utwardzane stopy

W każdym z tych przypadków początkowy wyższy koszt materiału jest zrekompensowany późniejszymi korzyściami.


Rysunek 1. Forma wtryskowa do produkcji wirników silnikowych elektrycznych, wykonanych z Poliamidu z 30% dodatkiem włókna szklanego. Materiał zastosowany do wyrobu formy wydłużył jej żywotność o ponad 20%, przy wyeliminowaniu konieczności napraw. Dane dostarczone przez Bohler-Uddeholm Corporation.

1. Stopy o wysokiej twardości

Dzięki szybkiemu rozwojowi przemysłu narzędziowego i dziedzin z nim związanych obecnie na rynku dostępne są gatunki stali, które mogą zastąpić S7, H13 a po zabezpieczeniu specjalną powłoką mogą zastąpić nawet A2, D2 i M2. Główną ich zaletą jest ich twardość: 50 HRC do 62 HRC, to, że mogą być spawane, są łatwe do polerowania i fakturowania i mogą zostać pokryte różnorodnymi powłokami, jeśli chcemy, by mniej się zużywały.

Bardzo twarde stopy mają również jeszcze jedną dodatkową zaletę: bardzo dobre przewodnictwo cieplne, powyżej H13, dzięki czemu czas jednego cyklu może zostać zredukowany. Te rodzaje stopów mogą z powodzeniem zastąpić gatunki do pracy na zimno, które mogły zachować swoje specyficzne własności w niskich temperaturach, co z kolei utrudniało ich spawanie, azotowanie lub powlekanie PVD w temperaturze powyżej 400oF (ok 204oC). Ich duża podatność na polerowanie i teksturowanie wynika z ich doskonale uporządkowanej budowy cząsteczkowej, która jest osiągana dzięki zaawansowanemu technologicznie procesowi topienia.

Przykład na zastosowanie takiego stopu pokazuje Zdjęcie 1. Wypraska z Poliamidu z 30% dodatkiem włókna szklanego została wykonana za pomocą formy wykonanej ze stopu chromo-molibdeno-wanadu. Przy twardości 54-56 HRC, forma wykonała ponad 7,700 sztuk wyprasek i nadal pracuje dobrze, nie wymagając żadnych napraw. Jej poprzedniczka wykonana z H13 miała twardość 50-52 HRC zaczęła wykazywać ślady zużycia i deformacji już przy 6,000 sztuk.

2. Stopy o bardzo dobrym przewodnictwie cieplnym

Stopy miedzi są dostępne od kilkunastu lat w przemyśle narzędziowym, przyczyniając się do skrócenia czasu cyklu, są wykorzystywane w rdzeniach formy, czyli tam, gdzie tworzywo przebywa najdłużej. Stopy miedzi i berylu są dostępne w zakresie twardości: 30-40 HRC. Dostępny jest również stop miedzi z niklem, który osiąga 30 HRC, co odpowiada twardości stali typu P20. Główną korzyścią, jaką przynosi zastosowanie takiego stopu jest fakt, że jego przewodnictwo cieplne jest wyższe od innych stopów miedzi (o podobnym stopniu twardości), a także od stopów aluminium. Ten typ jest również odporny na zacieranie i korozję (zobacz Rysunek 2).


Rysunek 2. Relacja pomiędzy twardością i przewodnictwem cieplnym. Nowy stop Cu-Ni, ma poziom twardości zbliżony do gatunku P20 i wyższe przewodnictwo cieplne niż inne stopy miedzi i aluminium.

3. Projektowanie i stopy nierdzewne

Nadszedł czas by rozważyć zastosowanie stopów nierdzewnych. Dostępne są nowe stopy nierdzewne, a korzyści z ich zastosowania są jasne: są bardzo podatne na polerowanie, zakres twardości na poziomie Premium H13, aż do 50-52 HRC. Fakt, że stale te posiadają właściwości antykorozyjne, wymagają jedynie bardzo rzadkiej konserwacji lub ponownego polerowania w ciągu całego swojego życia jako forma, cały czas będąc wytrzymałą, wydajną mechanicznie formą sprawia, że warto bliżej przyjrzeć się właśnie tym stopom i rozważyć ich wykorzystanie.

Obszarem, który w przeszłości wstrzymywał zastosowanie stali nierdzewnych w produkcji form było zastosowanie stożkowych zakończeń rur. Ograniczenia dotyczące temperatur, sprawy związane z obróbką, które spowodowały wydłużenie się gwintu, naprężenia występujące w gwintach, spowodowane skręcaniem, dodatkowo połączone z warunkami sprzyjającymi korozji w martwych obszarach – to wszystko mogło prowadzić do powstawania pęknięć w tych miejscach formy. Nowe gatunki stali nierdzewnych mogą zminimalizować podatność na utrudnienia opisane powyżej.

4. Pre-utwardzane materiały na formy

Oderwijmy się na moment od zagadnienia stopów stali i przyjrzyjmy się technice i technologii obróbki. To właśnie postęp w tej dziedzinie umożliwia zastosowanie szczególnie twardych materiałów. Jest już możliwa obróbka materiałów o twardości takiej jak gatunek H13 czyli na poziomie 44-46 HRC, a w wielu wypadkach nawet twardszych. Dzięki takiemu postępowi w dziedzinie obróbki stale mogą być pre-utwardzane, co nadaje im doskonałe własności: tempo schładzania może być większe gdy forma ma mniej detali, stale te mają mniejszą podatność na pękanie. Wraz ze wzrostem twardości stali obróbka zgrubna, problemy związane z naprężeniami i obróbka końcowa mogą zostać wyeliminowane. Pozwala to oszczędzić czas i pieniądze.

Wnioski

jest wiele sposobów na zredukowanie kosztów nie związanych z ceną za kilogram materiału. Celem, jaki należy osiągnąć przy produkcji formy jest zadowolenie klienta i dostarczenie mu tego, co potrzebuje, pamiętając o tym, by forma była wytrzymała i trwała. Wytworzenie formy, która będzie spełniała te kryteria wymaga analizy już na poziomie projektowania. Potrzebne jest planowanie na poziomie projektu , przeanalizować trzeba również sam proces produkcji wypraski i eksploatacji formy. Przy ponownej produkcji tej samej formy należy pamiętać, że nowe materiały i metody obróbki są dostępne i warto przeanalizować, czy nie zastosować nowszych rozwiązań, by zminimalizować całkowity koszt formy.


Liczba wyświetleń tego artykułu: 13963

Artykuł pochodzi ze strony: www.Narzedziownie.pl
© 2005 - Galactica Sp.j.