Capitolul 8: Structura produsului și pașii de formare
La locul de lucru al bulonării la rece se întâlnește adesea o situație:
Același grad de material și aceeași specificație, când se produc buloane obișnuite, merg foarte bine; însă, când se trece la produse cu cap mare, flanșă subțire, gaură adâncă sau cu mai multe trepte, apar probleme precum umplere insuficientă, pliere, excentricitate, chiar și crăpare.
În astfel de cazuri, prima reacție a mulți este: „Oare acest lot de material nu e bun?”
De fapt, materialul rămâne același; ceea ce se schimbă sunt cerințele produsului privind modul în care acesta trebuie să fie lucrat.
Bulonarea la rece nu înseamnă doar să scurtezi simplu o bucată de oțel, ci să redistribui materialul limitat conform structurii produsului.
In acest capitol nu vom dezvolta aspectele legate de material, stratul protector sau echipamentul, ci ne vom concentra doar asupra modului în care structura produsului și pașii de formare influențează fluxul materialului.
Schemă a traseului de formare pe mai multe posturi: fiecare post realizează doar o parte din transferul materialului.
I. În timpul bulonării la rece, unde ajunge materialul?
În procesul de bulonare la rece, materialul nu apare din nimic și nici nu dispare pur și simplu; el se deplasează doar de la o poziție la alta.
Materia suplimentară din zona capului provine din bucata inițială situată spre partea tijei; o creștere a diametrului flanșei implică deplasarea materialului dinspre centrul piesei spre exterior; iar atunci când produsul necesită un orificiu interior, materialul trebuie să ocolească mandrinul și să se redistribuie în jurul găurii.
Putem considera bulonarea la rece ca pe o organizare a traseului materialului:
Care parte curge înainte;
Care parte se deplasează spre exterior;
Ce poziție se deformează mai întâi;
Ce poziție se formează mai târziu;
Se finalizează totul într-o singură fază sau se împarte pe mai multe posturi.
Cât mai direct este traseul și cât mai lin sunt schimbările, cu atât materialul se formează mai uniform; cu cât traseul este mai lung și cotiturile mai bruște, cu atât crește riscul apariției anormalităților locale.
II. Ce structuri ale produsului pun mai mult la încercare fluxul materialului?
1. Cap mare, tija subțire
Cu cât volumul capului este mai mare, cu atât mai mult material trebuie să fie dirijat dinspre tija produsului către cap.
Dacă o cantitate mare de material este împinsă brusc spre cap, zona centrală s-ar putea să fie deja comprimată, în vreme ce periferia nu s-a extins încă în mod uniform, rezultând umplere insuficientă, pliere localizată sau chiar fisuri la margine.
2. Flanșă cu diametru mare, dar foarte subțire
Flanșa subțire pare să folosească puțin material, însă, în realitate, nu este ușor de format.
Materialul trebuie să se deplaseze spre exterior pe o distanță relativ mare, menținând totodată grosimea uniformă a flanșei. Deplasarea din zona centrală și cea din zona exterioară nu se desfășoară sincron, iar periferia devine adesea punctul slab.
Pentru produsele cu flanșă mare nu contează doar diametrul final, ci și modul în care materialul este condus pas cu pas spre periferie.
3. Trepte cu tranziții bruște, zone de trecere prea abrupte
Când produsul trece brusc de la un diametru mare la unul mic, sau lipsesc tranzițiile line între părți adiacente, materialul se confruntă ca și cum ar întâlni o curbă bruscă.
O parte din material este blocată, în vreme ce cealaltă continuă să avanseze, ceea ce duce la acumulare, pliere sau deformări inegale la interfața dintre cele două zone.
4. Găuri adânci, găuri lungi și subțiri sau structuri cu pereți foarte subțiri
Când se realizează un orificiu interior, materialul nu dispare, ci este împins de mandrin spre periferie.
Cât de adâncă este gaura și cât de subțiri sunt pereții, cu atât cerințele privind distribuția materialului sunt mai mari. Dacă etapa anterioară nu pregătește corespunzător, iar următoarea încearcă să forțeze formarea, există riscul apariției unei grosimi inegale a pereților, a unei poziționări eronate a găurii sau chiar a deteriorărilor locale.
III. De ce nu se poate face totul într-o singură operație?
Produsele simple pot fi formate dintr-o singură etapă, deoarece materialul se deplasează pe o distanță scurtă și direcția sa de curgere este relativ simplă.
Dacă produsele complexe ar încerca să fie realizate „într-o singură mișcare”, ar fi ca și cum am încerca să facem să treacă simultan mai multe vehicule printr-o intersecție foarte îngustă: destinația este clară, dar în mijloc nu există suficient spațiu pentru a realiza separarea fluxurilor.
Valoarea ștanțării la rece cu mai multe posturi constă în descompunerea unei transformări prea mari în părți mai mici:
posturile anterioare pregătesc forma adecvată a tijei;
posturile intermediare dirijează materialul spre locurile necesare;
posturile finale finalizează dimensiunile, conturul și detaliile locale.
De exemplu, pentru un produs cu o flanșă mare, se poate forma mai întâi o capătă preformată, mai groasă și mai mică, apoi se extinde treptat spre exterior, finalizând în cele din urmă dimensiunea flanșei.
Acest lucru nu înseamnă doar adăugarea unor noi posturi, ci asigurarea că fiecare post îndeplinește doar o sarcină principală.
La locul de producție, mașina de refulare la rece cu mai multe posturi: produsul se formează treptat în diferite posturi.
IV. Cât de multe posturi sunt necesare? Mai multe sunt întotdeauna mai bune?
Nu chiar așa.
Dacă secvența operațiilor este organizată incorect, materialul s-ar putea curge spre exterior la o anumită operație, iar la următoarea ar fi forțat să se comprime înspre interior; zonele care tocmai au fost formate ar fi modificate din nou semnificativ, ceea ce ar duce la o concentrare și mai mare a deformării.
Pentru a evalua dacă secvența operațiilor este rațională, putem lua în considerare trei aspecte:
Către ce direcții se deplasează predominant materialul în fiecare pas?
Este continuă direcția de curgere dintre două operații consecutive?
Există vreo operație care asumă brusc majoritatea schimbărilor de formă?
Un traseu de formare bun este acela care permite materialului să se apropie treptat de forma finală, fără a-și schimba constant direcția.
V. De ce, cu același material, comportamentul variază atunci când se fabrică un alt tip de produs?
Materialul oferă doar capacitatea de deformare, în timp ce structura produsului determină modul în care această capacitate este utilizată.
Deformarea necesară pentru un șurub obişnuit este relativ uşoară, lăsând materialul cu o marjă substanţială rămasă; însă, când se trece la capete mari, flanşe subţiri, găuri adânci sau trepte complexe, acelaşi material poate ajunge deja aproape de limita maximă de formare acceptabilă în cadrul tehnologiei curente.
Prin urmare:
Funcționarea normală a procesului pentru produsele obișnuite nu demonstrează automat că produsele complexe vor funcționa la fel de bine;
Anomalii apărute la produsele complexe nu înseamnă neapărat că materialul este neconform;
materialul, structura produsului și traseul de formare trebuie analizate concomitent.
VI. Cum trebuie să se efectueze diagnosticul la locul de lucru?
Nu vă limitați doar la piesele finale crăpate de la ultimul post de lucru.
O metodă mult mai eficientă este să dispuneți în ordine probele de la fiecare post și să le comparați:
De la care post apare pentru prima dată anormalitatea;
Care pas determină cea mai mare schimbare a diametrului sau a înălțimii;
Dacă materialul se acumulează brusc într-o anumită zonă;
Dacă marginea, capul sau peretele găurii se formează treptat;
Dacă, după ajustarea formei preliminare, poziția anomaliei se modifică.
Dacă deficiențele de curgere apar deja la primele posturi, cel de-al doilea moletaj adesea nu face decât să amplifice problema și să o evidențieze.
În astfel de situații, schimbarea pur și simplu a materialelor sau reparațiile repetate ale ultimului moletaj nu rezolvă adesea problema; e mai indicat să verificați dacă distribuția materialului la etapele anterioare este rațională.
Punctul de vedere al inginerului
Desenele tehnice ne arată cum trebuie să arate produsul final, iar probele din fiecare pas ne dezvăluie cum ajunge materialul acolo.
Capacitatea materialului constituie baza; structura produsului stabilește destinația, iar operațiile de formare indică calea pe care materialul o urmează spre această destinație.
În Capitolele VIII trebuie să țineți minte doar o singură frază:
Calitatea unui material pentru bulonare la rece depinde nu numai de propriile sale caracteristici, ci și de direcția și numărul de faze prin care acesta este îndrumat să curgă.
Când grupul Creation Group apreciază adecvarea unui material pentru bulonare la rece, nu se limitează doar la marcă, specificații și datele de testare, ci ia în considerare și desenele produsului, diametrul materiei prime, numărul de posturi și probele obținute la fiecare pas.
În cazul în care vă confruntați cu situația „același material se prestează bine la un produs obișnuit, dar probleme apar când schimbăm structura”, puteți să-mi trimiteți desenele produsului, specificațiile materialelor, probele din fiecare pas și poziția anomaliei. Voi putea, în primă fază, să vă ajut să determinați dacă problema provine din capacitatea insuficientă a materialului sau din concentrarea deformării la posturi inadecvate.
Anunț pentru următoarea ediție
Capitolul IX: „Cu aceleași materiale și unelte, de ce comportamentul diferă atunci când folosim o altă mașină?”
Următorul capitol se va concentra asupra rigidității echipamentului, coaxialității, alimentării cu lubrifiant și echilibrului termic în producția continuă, precum și asupra modului în care aceste aspecte influențează parametrii reali ai procesului.