Матрица производство пресс форм: где заканчивается теория и начинается практика 

Когда говорят ?матрица производство пресс форм?, многие сразу представляют себе идеальный цифровой чертеж и станок, который сам все делает. Это первое и самое большое заблуждение. На деле, матрица — это не просто 3D-модель в компьютере, это физический ?отпечаток?, сердцевина оснастки, которая будет работать под прессом сотни тысяч циклов. И её производство — это всегда компромисс между идеальной геометрией будущего изделия, технологичностью самой матрицы и, что часто забывают, возможностями её последующего обслуживания и ремонта в условиях цеха.

От модели к металлу: почему ?красиво? не значит ?работоспособно?

Вот смотрите, приходит к нам модель, допустим, сложной стеклянной вазы. Дизайнеры постарались, скругления идеальные, толщина стенки везде одинаковая. А первое, о чем думаешь — как эту матрицу фрезеровать? Где будет сходиться разъем? Если делать по уму, под 45 градусов, чтобы не было задиров при съеме. Но тогда на модели нужно менять углы, добавлять технологические уклоны. Клиент часто не понимает, зачем это, ему нужно ?точно как в 3D?. Приходится объяснять, что иначе отформованное стекло просто не выйдет из формы, или будет биться при выемке.

Здесь и кроется ключевой момент. Производство матрицы начинается не на станке, а в голове технолога, который видит не только конечный продукт, но и весь путь: электродная обработка, фрезеровка, шлифовка, полировка, термообработка. Для стекла, кстати, полировка до зеркального блеска — это не прихоть, а необходимость. Любая микронеровность на матрице отпечатается на стекле и станет концентратором напряжения. Изделие потом лопнет при малейшем термическом ударе. Мы в ООО Чэнду Синьчжи Индастриз на этом собаку съели, потому что специализируемся именно на пресс-формах для стеклянных изделий. И знаем, что для хрусталя, например, нужна одна сталь и одна тактика полировки, а для термостойкого боросиликатного стекла — совсем другая.

Был у нас случай, делали матрицу для декоративной тарелки с глубоким рельефом. Молодой инженер все рассчитал, вроде бы здорово. Но забыл про усадку стекла при остывании. В итоге, на готовой тарелке рельеф был ?сплюснутый?, на 15% мельче, чем в макете. Пришлось переделывать матрицу, увеличивая глубину рельефа с поправкой на коэффициент усадки. Теперь это обязательный пункт в чек-листе. Такие вещи в учебниках не всегда напишут, понимание приходит с косяками.

Материалы: выбор стали — это не про цену, а про ресурс

Многие заказчики, особенно когда только начинают бизнес, пытаются сэкономить на материале матрицы. Мол, давайте из обычной инструментальной стали, закалим — и нормально. Для простых форм, может, и прокатит. Но для серийного производства, где счет идет на сотни тысяч выстрелов, это самоубийство. Сталь должна быть не просто твердой, а износостойкой, с хорошей прокаливаемостью и, что критично, стабильной при циклических нагревах-охлаждениях.

Мы в работе часто используем стали типа H13 (эдая рабочая лошадка для горячих пресс-форм) или специальные нержавеющие марки для стекла, которые не дают окалины при нагреве. Каждая партия стали должна идти с сертификатом. Помню, один раз купили ?аналогичную? по более низкой цене. Вроде бы химический состав совпадает. А в процессе термообработки матрицу повело, появились микротрещины. Весь блок в утиль. С тех пор работаем только с проверенными поставщиками, даже если дороже. На сайте www.xzyg.ru мы честно пишем, какие материалы применяем — не для красоты, а чтобы клиент понимал, за что платит.

И еще нюанс — разные части матрицы могут быть из разной стали. Пуансон, который испытывает ударные нагрузки, — из одной, вставки сложной формы — из другой, более износостойкой и лучше полируемой. Это как конструктор. И сборка этого конструктора должна быть ювелирной — зазоры в пределах нескольких микрон. Иначе на стекле появится облой (тонкая перемычка), и это брак.

Термообработка: самая тихая и важная стадия

Вот тут многие цеха ?попадают?. Можно идеально обработать матрицу на пятикоординатном станке, но если термообработка прошла с нарушениями режима (недогрев, перегрев, неправильное охлаждение), вся работа насмарку. Внутренние напряжения снимутся не полностью, или, наоборот, твердость будет неравномерной. Матрица может работать-работать, а потом просто расколоться посередине.

У нас свой участок термообработки с печами с точным контролем атмосферы. Важно не только достичь нужной твердости, скажем, 48-52 HRC, но и сделать это так, чтобы не было обезуглероживания поверхности. Иначе полировка не даст того зеркала. После печи — обязательный отпуск для снятия напряжений. Иногда делают два-три отпуска. Это время, его нельзя сокращать.

Механика и ?обвязка?: о чем не думают при проектировании

Сама матрица — это только часть истории. Не менее важна пресс-форма в сборе: система направляющих, выталкивателей, охлаждения. Особенно охлаждения! Для стекла это архиважно. Если матрица не будет охлаждаться равномерно, изделие будет коробиться, в нем возникнут внутренние напряжения. Каналы для воды сверлят не абы как, а строго по расчету, часто с заглушками и лабиринтами, чтобы вода прошла именно по горячим зонам.

Система выталкивания — отдельная головная боль для изделий сложной формы. Толкатели должны сработать синхронно, ровно, без перекоса, иначе стеклянное изделие, которое еще пластичное, деформируется. Иногда приходится делать пневмовыталкиватели или комбинированные системы. Это все нужно закладывать в конструкцию с самого начала, на этапе проектирования матрицы.

Был проект, где клиент требовал максимально короткий цикл литья. Мы рассчитали мощное охлаждение, все вроде бы хорошо. Но в погоне за скоростью слегка уменьшили диаметры каналов для повышения скорости потока воды. В итоге — эрозия, каналы разъело за полгода активной работы. Пришлось менять блок. Вывод: всегда должен быть запас, баланс между эффективностью и ресурсом.

Контроль и финиш: полировка как искусство

Фрезеровка и термообработка позади, начинается, пожалуй, самый ?ручной? этап — полировка. Его не автоматизируешь до конца. Да, есть алмазные пасты, войлочные круги, ультразвук. Но итоговое качество поверхности зависит от навыка работника. Полировщик с опытом видит микроцарапины, которые не заметит контролер на машине.

Для пресс форм под стекло мы идем до зеркального глянца (класс Ra 0.025 и даже выше). Это долго и дорого. Но альтернативы нет. Каждый этап полировки — со своим абразивом, от грубого к тончайшему. И после каждого этапа — мойка, чтобы частицы предыдущего абразива не поцарапали поверхность на следующем. Иногда на сложный рельеф уходит неделя только на полировку.

Финальный контроль — это не только замеры 3D-сканером (хотя и это обязательно, чтобы проверить соответствие модели). Это визуальный контроль под разными углами света, на предмет рисок, раковин. И, что важно, пробная формовка на прессе. Только когда из формы выходит идеальное, без напряжений, стеклянное изделие, можно ставить подпись и отдавать заказчику. Именно такой подход, от проектирования до пробного пуска, мы и предлагаем как ООО Чэнду Синьчжи Индастриз.

Вместо заключения: матрица как живой организм

Так что, возвращаясь к началу. Производство пресс форм — это не линейный процесс ?загрузил модель — получил оснастку?. Это цикл постоянных уточнений, технологических решений и предвидения проблем, которые возникнут не в цехе изготовления, а в цехе эксплуатации, под прессом. Хорошая матрица — это та, о которой в процессе литья забывают. Она просто работает, цикл за циклом, выдавая стабильный продукт. И чтобы этого добиться, нужно мыслить на шаг вперед, иметь не только хорошее оборудование (как, например, наши японские и немецкие станки), но и главное — команду, которая прошла через эти ?грабли?. Именно поэтому в нашей нише — пресс-форм для стеклянных изделий — так мало игроков, которые делают по-настоящему качественно. Это ремесло, где мелочей не бывает.