Матрица производство пресс форм

Когда слышишь 'матрица для пресс-форм', многие сразу представляют штамповку металла, но в стекловарении всё иначе. У нас в ООО 'Чэнду Синьчжи Индастриз' часто сталкиваюсь с тем, что клиенты путают термины — думают, что матрица это просто форма для отливки. На деле, это сердце всей оснастки, от которой зависит, получится ли у бутылки та самая 'шейка' без перекосов или косметический флакон не даст усадки в горлышке. Порой даже коллеги из смежных цехов недооценивают, сколько итераций уходит на подгонку матрицы под температурные деформации стекла.

Почему матрица — это не просто стальная болванка

В 2018 году мы делали пресс-форму для парфюмерных флаконов с рельефным узором. Заказчик требовал, чтобы грани не 'плыли' после 1000 циклов. Тогда я впервые осознал, что матрица — это не просто зеркальная поверхность. Пришлось учитывать коэффициент расширения стали при 600°C — расчёты показывали, что зазор в 0,03 мм на холодной оснастке превратится в 0,05 мм в работе. Если бы сделали по стандартным допускам, узор бы 'заплывал' уже после 300 выдувов.

Кстати, про оборудование — наш пятикоординатный гравировальный станок тогда спасал ситуацию. Но даже он не идеален: при обработке матриц для медицинских пузырьков с толщиной стенки 1,2 мм фреза диаметром 0,8 мм иногда ломалась в самых глубоких пазах. Приходилось останавливаться на 20-й минуте работы, менять инструмент и заново выставлять нули — каждый такой простой это 2-3 часа потерянного времени.

Сейчас вспоминаю, как в 2020 для изоляторов делали матрицу с углом наклона 15°. Казалось бы, мелочь, но при прессовании стекло не равномерно заполняло полость — в верхней части оставались раковины. Переделывали трижды, пока не добавили компенсационные каналы в боковых стенках. Это тот случай, когда теория расходится с практикой: по чертежам всё идеально, а в печи матрица ведёт себя иначе.

Оборудование которое не всегда спасает

Лазерные 3D-сканеры у нас в цеху — вещь незаменимая, но и они не панацея. Например, при сканировании матрицы для художественных изделий с мелкой текстурой лазер иногда 'не видит' участки с глубиной менее 0,01 мм. Приходится доводить вручную полировочными пастами, а это уже зависит от опыта оператора. Помню, как один техник за полдня вывел идеальную поверхность, а другой за два дня оставил микроцарапины.

Плазменная наплавка — вообще отдельная история. Для матриц под алкогольные бутылки мы часто усиливаем кромки, но если перегреть сталь всего на 50°C выше нормы, в зоне наплавки появляются микротрещины. Они не видны при контроле, но после 500 циклов в них начинает забиваться стеклянная пыль — потом готовое изделие идёт с дефектом 'паутинка'.

А вот прецизионные станки с ЧПУ MAZAK — это действительно рабочая лошадка. Но и тут есть нюансы: когда обрабатываем матрицы для осветительных приборов с глубокими полостями, стружка иногда не полностью удаляется из зоны резания. Однажды из-за этого на готовой матрице остались задиры глубиной 0,2 мм — пришлось пускать деталь в переплавку.

Кейсы которые учат лучше любых учебников

В 2021 делали пресс-форму для бутылок шампанского — заказчик хотел сложный рельеф 'ёлочкой'. Первый вариант матрицы сделали с прямыми углами 90°, но при выдуве стекло застревало в пазах. Пришлось переделывать с углом 87° и добавлять воздушные каналы — сейчас этот приём стал стандартом для подобных проектов.

Ещё запомнился заказ на матрицы для медицинских пузырьков с толщиной стенки 0,8 мм. По технологии требовалась закалка стали до 52 HRC, но после термообработки матрицу 'вело' на 0,1 мм. Пришлось разрабатывать особый режим отпуска — нагревали до 300°C и выдерживали 6 часов вместо стандартных 4. Это добавило 20% к сроку изготовления, но зато брак снизился с 12% до 0,3%.

Самый сложный проект — матрицы для поршней с точностью позиционирования 5 мкм. Тут даже лазерные сканеры не помогали, контролировали координатными машинами. Из десяти попыток только три прошли приемку — остальные не выдерживали циклических нагрузок. В итоге применили сталь марки H13 с дополнительным азотированием, хотя изначально планировали использовать стандартную P20.

Что не пишут в технической документации

Ни в одном паспорте на пресс-форму не увидишь пометок про 'сезонную корректировку'. А мы заметили, что зимой, когда влажность в цеху падает до 30%, сталь матриц для посуды даёт усадку на 0,01-0,02 мм. Кажется, ерунда, но для винных бокалов с тонкой ножкой это критично — появляется риск трещин по линии разъёма.

Ещё момент — чистота полировки. Для косметических флаконов мы доводим поверхность до зеркального блеска, но если перестараться, стекло начинает 'прилипать' к матрице. Оптимальный вариант — матовая полировка с шероховатостью Ra 0,05 мкм, хотя многие требуют Ra 0,02 мкм. На практике более гладкая поверхность только вредит.

Термообработка — отдельная тема. Для матриц под изоляторы мы используем сквозную закалку, но если толщина стенки превышает 80 мм, в центре остаётся 'мягкая' зона. Приходится делать ступенчатый прогрев — 2 часа при 500°C, потом 3 часа при 850°C. Это увеличивает время изготовления на 25%, зато матрица служит не 50 тысяч циклов, а все 80.

Перспективы которые уже стали реальностью

Сейчас внедряем 3D-печать металлом для экспериментальных матриц — пока только для художественных изделий. Технология позволяет создавать внутренние каналы охлаждения сложной формы, но есть проблема: пористость printed деталей достигает 2%, а для стекловарения допустимо не более 0,5%. Дорабатываем постобработку горячим изостатическим прессованием.

Лазерная сварка тоже прогрессирует — недавно пробовали восстанавливать кромки матриц для алкогольных бутылок без снятия с пресса. Получилось сэкономить 6 часов на демонтаже-монтаже, но пока такой ремонт выдерживает только 200-300 циклов против 1000 у традиционных методов.

Металлографические анализаторы сейчас вообще незаменимы — без них не определить глубину обезуглероживания стали после термообработки. Для матриц медицинских пузырьков это критично: слой всего 0,1 мм без углерода снижает стойкость в 3 раза. Раньше делали 'на глаз' по цвету побежалости, теперь только по результатам анализа.

Вместо заключения: почему матрицы остаются искусством

Даже с нашим парком MAZAK и лазерными сканерами, 30% работы над матрицами — это ручная доводка. Никакой ЧПУ не учтёт всех нюансов поведения стекла в прессе. Помню, как для одной серии бутылок шампанского пришлось делать 12 пробных матриц, пока не подобрали оптимальный радиус закругления в зоне дна.

Сейчас в ООО 'Чэнду Синьчжи Индастриз' накопили базу из 200+ успешных конфигураций матриц, но каждый новый заказ — это снова эксперименты. Будь то флакон для духов или изолятор для ЛЭП — всегда находятся неучтённые факторы. Может, поэтому на сайте xzyg.ru мы никогда не пишем 'типовые решения', только 'индивидуальный подход'.

В последнем проекте для осветительных приборов опять столкнулись с тем, что матрица из стали H13 давала усадку на 0,08 мм после 2000 циклов — пришлось сразу закладывать припуск на износ. Такие мелочи не входят ни в один учебник по металлообработке, только опыт и постоянные пробы. И да, иногда ошибки — как с той историей про медицинские пузырьки в 2019, когда перекалили сталь — учат больше, чем удачные проекты.