Scienza degli stampi: le basi della progettazione degli stampi, parte II

La selezione dei giusti componenti di guida dello stampo è essenziale per il successo dello stampaggio, ma non può compensare una macchina da stampa con scarsa manutenzione. Immagine: Tecnologie CEP

Nella prima parte di questa serie in due parti, ho discusso il processo di selezione del tipo e dello spessore dello stampo. Parliamo ora dei vari componenti di guida dello stampo disponibili in commercio e di alcune linee guida di base per decidere quale tipo è più adatto alla vostra operazione.

Innanzitutto, lasciatemi fare questa affermazione: la funzione dei perni di guida è quella di posizionare correttamente i pattini o le fusioni superiori e inferiori in modo che tutti i componenti dello stampo montati sul pattino superiore e inferiore possano interfacciarsi tra loro in modo preciso. Guidano il taglio e la formatura di componenti e sezioni in modo da poter ottenere e mantenere efficacemente la distanza corretta. I perni di guida non sono destinati ad aiutare a guidare il pistone di una pressa mal tenuta o trascurata!

La stampa deve essere guidata in modo autonomo e preciso.

Un gentiluomo una volta mi disse: "Le matrici producono i pezzi, le presse no". La mia risposta è stata: "Con tutto il rispetto, signore, sia lo stampo che la pressa fanno parte di un sistema. Ciascuno deve funzionare come l'ingegnere aveva previsto che funzionasse". Inutile dire che aveva molti problemi di stampa legati alla stampa.

Una delle affermazioni che faccio in ogni sessione di formazione che conduco è: "Puoi costruire e progettare un gioiello di strumento, ma se lo metti in un glorioso tritarifiuti da 200 tonnellate, avrai dei problemi". Non cercare di compensare una pressa mal mantenuta o poco curata scegliendo perni di guida sovradimensionati o notevolmente più grandi su un set di stampi.

I perni di guida, a volte indicati come montanti o pilastri di guida, funzionano insieme alle boccole di guida per allineare con precisione i pattini dello stampo superiore e inferiore. Sono perni a forma di cilindro realizzati in acciaio per utensili temprato, rettificati di precisione spesso entro 0,0001 pollici. I due tipi fondamentali di perni di guida sono i perni di attrito (spesso chiamati perni con cuscinetto liscio) e perni con cuscinetto a sfera (chiamati anche perni di guida ultraprecisi). I perni si inseriscono perfettamente in un manicotto rettificato di precisione chiamato boccola. Come i perni guida, le boccole spesso vengono rettificate entro 0,0001 pollici.

I perni di frizione (vedere Figura 1) sono leggermente più piccoli (solitamente circa 0,0005 pollici più piccoli) del diametro interno della boccola di guida. I perni e le boccole di attrito in genere costano meno dei perni con cuscinetto a sfere e vengono utilizzati comunemente quando è prevista una grande spinta laterale nello stampo. Poiché generano una grande quantità di attrito, non sono desiderabili per le operazioni di stampaggio ad alta velocità. Per ridurre al minimo l'attrito, le boccole solitamente sono rivestite con un materiale resistente all'usura chiamato alluminio-bronzo che può contenere tappi di grafite per ridurre ulteriormente l'attrito. Inoltre, i perni di attrito sono spesso lubrificati con grasso ad alta pressione.

Un problema comune associato all'utilizzo dei perni di attrito è che spesso rende piuttosto difficile il processo di separazione dello stampo, soprattutto per quelli più grandi. È necessario prestare attenzione affinché lo stampo venga separato in modo tale che i pattini superiore e inferiore rimangano paralleli durante il processo di separazione. Armare la matrice potrebbe causare la piegatura del perno guida. Per le matrici più grandi, viene spesso utilizzata una speciale macchina idraulica chiamata separatore di matrici per facilitare la separazione delle matrici.

I perni con cuscinetti a sfera (vedere Figura 2) sono di gran lunga la scelta più popolare. A differenza dei perni di attrito, questi perni scorrono su una serie di cuscinetti a sfera contenuti in una speciale gabbia a sfere in alluminio che consente ai cuscinetti di ruotare senza cadere. Questi perni presentano diversi vantaggi. Innanzitutto, l'attrito viene ridotto, quindi lo stampo può funzionare a velocità più elevate senza generare attrito e calore eccessivi. Ciò li rende ideali per le operazioni ad alta velocità. In secondo luogo, consentono agli stampisti e ai tecnici addetti alla manutenzione degli stampi di separare facilmente i pattini superiore e inferiore. In terzo luogo, poiché utilizzano cuscinetti a sfera, possono essere prodotti con maggiore precisione rispetto ai perni di attrito. In effetti, la maggior parte delle persone non si rende conto che il gruppo perno e cuscinetto è circa 0,0002 pollici più grande del diametro interno della boccola. Questo spiega perché molti produttori li chiamano perni guida "slop negativo". A differenza dei perni di attrito, i perni di guida con cuscinetti a sfera non devono mai essere ingrassati; lubrificarli solo con olio leggero.