Окалиностойкие пресс-формы для стекла производители

Когда говорят про окалиностойкие пресс-формы для стекла, сразу представляют мартенситные нержавейки — но это лишь верхушка айсберга. На деле термостойкость формы зависит от десятка факторов: от химического состава стали до тонкостей термообработки. Многие производители зацикливаются на твёрдости, забывая про ударную вязкость, а ведь именно растрескивание кромок чаще всего губит дорогостоящую оснастку.

Почему окалиностойкость — не панацея

В 2018 году мы испытали партию форм из стали 4Х13 — по паспорту выдерживает до 750°C. Но после 50 тысяч циклов литья бутылочных горловин появились микротрещины в зоне сопряжения пуансона с матрицей. Металлографический анализ показал: карбиды хрома начали коагулировать уже при 680°C, хотя формально сталь должна была держать структуру. Вывод — сертификаты врут чаще, чем кажется.

Сейчас для ответственных заказов используем стали типа H13 с дополнительным легированием кобальтом. Да, дороже на 25-30%, но при литье ламповых колб с толщиной стенки 1,2 мм такие формы стабильно работают до 200 тысяч циклов без перешлифовки. Ключевой параметр здесь не столько окалиностойкость, сколько сохранение красностойкости при циклическом нагреве.

Кстати, у ООО Чэнду Синьчжи Индастриз в арсенале есть интересное решение — комбинированные формы с сердечниками из сплава ЖС6У для критичных зон. На их сайте https://www.xzyg.ru можно найти кейс по литью косметических флаконов, где такой подход увеличил межремонтный ресурс с 80 до 140 тысяч циклов.

Оборудование, которое реально влияет на качество

Пятикоординатные станки — это хорошо, но для окалиностойких сталей важнее система охлаждения шпинделя. Перегрев на финишных проходах всего на 20-30°C сводит на нет всю последующую термообработку. Мы в цеху после долгих проб поставили температурные датчики непосредственно в зону реза — оказалось, даже при обработке на MAZAK'ах перепад температур между началом и концом фрезеровки достигает 50°C.

Лазерная сварка сейчас активно внедряется для ремонта форм, но с окалиностойкими сталями есть нюанс: если не выдерживать предварительный нагров до 300°C, в зоне шва появляются хрупкие фазы. Как-то пришлось переделывать оснастку для медицинских пузырьков именно из-за этой ошибки — сварщик работал по стандартному протоколу для инструментальных сталей.

3D-сканеры конечно полезны, но по моим наблюдениям, для контроля геометрии горячеканальных систем важнее тепловизоры. На производстве пресс-форм для стекла часто недооценивают тепловые деформации — а ведь перекос в 0,1 мм на горячей форме уже критичен.

Термообработка: где экономят производители

Вакуумная закалка — стандарт де-факто, но многие цеха до сих пор не контролируют скорость нагрева. Для сталей типа 3Х2В8Ф перегрев выше 10°C/мин гарантирует сетку карбидов по границам зёрен. Проверяли как-то форму от стороннего поставщика — в паспорте указана твёрдость 48 HRC, а при испытании на удар образец рассыпался как стекло.

Отпуск — вот где кроется 70% проблем. Тройной отпуск для окалиностойких сталей не прихоть, а необходимость. Особенно для пресс-форм сложной конфигурации, где остаточные напряжения после механической обработки могут достигать 300 МПа. Мы обычно делаем контроль твердомера после каждого отпуска — если показания 'плывут', продлеваем выдержку.

Интересно, что на https://www.xzyg.ru в разделе про оснастку для изоляторов упоминают специальный режим термообработки с криогенной выдержкой — хотели попробовать, но пока не получается технически реализовать равномерное охлаждение крупногабаритных форм.

Практические кейсы и провалы

Самая дорогая ошибка — проект 2021 года по формам для декоративных сосудов. Заказчик требовал зеркальную поверхность, взяли сталь 95Х18Ш с электрополировкой. Не учли, что при литье свинцового хрусталя температура расплава на 80°C выше обычного — через 15 тысяч циклов появилась окалина в зоне разъёма. Пришлось полностью переделывать оснастку, на этот раз из стали 4Х5МФС.

Удачный пример — сотрудничество с ООО Чэнду Синьчжи Индастриз по пресс-формам для поршней высоковольтных выключателей. Их технологи предложили использовать поверхностное азотирование с контролем белого слоя — износ направляющих колонок снизился втрое. Правда, пришлось повозиться с подбором режимов, чтобы не пострадала точность посадки.

Сейчас экспериментируем с плазменным напылением карбидов вольфрама на рабочие поверхности. Пока результаты неоднозначные: для простой геометрии работает отлично, но для фигурных матриц с глубокими пазами покрытие отслаивается на углах. Думаем, может быть стоит попробовать лазерное наплавление, как раз есть соответствующее оборудование на xzyg.ru.

Что действительно продлевает жизнь оснастки

Система подготовки стекломассы — недооценённый фактор. Если температура неравномерная, формы работают в режиме термоударов. Мы ставили тепловизор на линию производства бутылок — разница температур между разными точками формы достигала 120°C. После оптимизации системы подогрева стойкость увеличилась на 40%.

Техобслуживание — банально, но 90% проблем из-за несвоевременной чистки. Окалина накапливается в дренажных каналах, нарушает теплоотвод — и вот уже перегрев и деформация. Разработали специальный график чистки с применением ультразвуковых ванн с щелочными растворами.

Для особо сложных случаев, как производство художественных изделий с рельефом, иногда проще делать сборные формы с заменяемыми вставками. Да, дороже в изготовлении, но ремонт обходится в 3-4 раза дешевле. Кстати, в ассортименте Чэнду Синьчжи Индастриз есть как раз такие модульные решения — проверяли на оснастке для парфюмерных флаконов.

Перспективные направления

Аддитивные технологии пока слабо применимы для рабочих элементов — пористость убивает. Но для литьевых систем уже пробуем печатать керамические вкладыши с каналами сложной конфигурации. Пока дорого, но для мелкосерийных заказов оправдано.

Интересно наблюдать за развитием гибридных решений — стальная основа с наплавленными жаропрочными сплавами в критичных зонах. Если удастся решить проблему свариваемости, может стать прорывом для окалиностойких пресс-форм сложной геометрии.

Из традиционных методов перспективной вижу электрошлаковую переплавку — стали получаются чище по сере и фосфору, что напрямую влияет на окалиностойкость. Но стоимость оснастки при этом возрастает на 15-20%, не каждый заказчик готов платить.