Обработка пресс-форм: не только станок, но и понимание материала 

Когда говорят про обработку пресс-форм, многие сразу представляют себе идеально отполированные поверхности на ЧПУ. Но в работе с формами для стекла, особенно, это лишь вершина айсберга. Основная ошибка — гнаться за идеальной геометрией, забывая про термику, про усадку самого стекла, про то, как поведёт себя сталь после сотого цикла. У нас в ООО Чэнду Синьчжи Индастриз часто приходят заказчики с чертежами, где всё красиво, но без учёта реального поведения расплава в полости. Вот с этого и начнём.

Сталь — это не просто ?заготовка?

Выбор марки стали — это первый и, пожалуй, самый критичный этап. Для серийного производства стеклянных изделий, тех же бутылок или лабораторной посуды, нельзя экономить на P20 или чем-то подобном. Нужна сталь, устойчивая к термоциклированию. Мы работаем с проверенными марками, типа H13, но и тут есть нюансы. Важен не только химический состав сертификата, но и история её обработки у поставщика. Бывало, получали партию, вроде бы всё по ГОСТу, а при финишной полировке пошли микроскопические раковины — следы неправильной первоначальной ковки или перегрева. Приходится сразу пускать в дело ультразвуковой дефектоскоп, хотя многие этого не делают, считая лишней тратой времени.

Закалка. Казалось бы, стандартная операция. Но для пресс-форм, которые работают в условиях агрессивного нагрева и быстрого охлаждения, важна равномерность. Недостаточная твёрдость на глубине — и через 50 тысяч циклов на рабочей кромке появится выкрашивание. Перекал — и риск трещины при первом же тепловом ударе. Мы отработали свои режимы, но каждый новый сложный проект, например, для многосоставных форм с тонкими вставками, заставляет снова лезть в справочники и иногда проводить пробные закалки на образцах. Это та самая ?кухня?, которую не покажешь в красивом портфолио на сайте https://www.www.xzyg.ru, но без которой срок службы формы падает в разы.

И ещё про сталь. После черновой обработки обязательно нужен отпуск для снятия внутренних напряжений. Пропускаешь этот шаг — и после финишной обработки на точном станке геометрия может ?повести? на микронные величины. Для стекла, где важны чёткие грани и гладкость поверхности, это уже брак. Мы всегда закладываем лишний технологический цикл на снятие напряжений, даже если сроки горят. В долгосрочной перспективе клиент скажет спасибо.

ЧПУ: точность против практичности

Современные пятиосевые станки творят чудеса. Но программист, который пишет управляющую программу, должен понимать конечную цель. Нельзя просто загрузить 3D-модель и нажать ?Сгенерировать?. Траектория инструмента, особенно при обработке сложных криволинейных поверхностей (а в дизайнерском стекле их много), должна учитывать последующую ручную доводку. Оставляется припуск, но какой? Если оставить 0.05 мм для полировки — идеально. Если 0.15 мм — слесарь-инструментальщик будет ругаться, потому что съест это алмазной пастой за пять минут, но может ?завалить? кромку.

Особенно критична обработка разъёмных плоскостей и мест установки литниковой системы. Здесь микронная неточность — и получишь либо облой (пресс-наплыв) на изделии, либо заклинивание формы. Мы на своих проектах всегда делаем пробную сборку и прогон на синем красителе (притирочной пасте), чтобы увидеть реальный контакт поверхностей. Часто приходится возвращать на станок для юстировки. Это не брак работы ЧПУ, это нормальный итерационный процесс доводки.

Инструмент. Казалось бы, мелочь. Но использование изношенной фрезы или неправильно подобранной геометрии резака даёт не идеальную шероховатость, а волнообразную поверхность. Её потом не отполируешь. Приходится постоянно контролировать состояние инструмента и вовремя его менять, даже если он ?ещё режет?. В итоге, экономия на оснастке для станка выливается в десятки часов ручной работы.

Ручная доводка: где заканчивается машина и начинается мастер

Вот здесь и кроется 70% успеха или провала. Обработка пресс-форм не заканчивается на станке. Полировка — это искусство. Нельзя просто взять и отполировать всё до зеркального блеска. Рабочие полости — да, это необходимо для легкого извлечения изделия и качества поверхности стекла. Но каналы подвода воды для охлаждения? Их полируют до определённой степени, чтобы не создавать мест для концентрации напряжений. А некоторые направляющие колонны, наоборот, оставляют с матовой обработкой для удержания смазки.

Опытный слесарь по доводке на ощупь определяет, где осталась ?ступенька? в пару микронов. Он использует набор каменей, алмазных паст, войлочных головок. Но главное — он понимает логику формы. Где стекло будет течь, где возможен застой материала, где будет максимальный износ. В этих зонах он может интуитивно сделать чуть больший радиус или чуть более плавный переход, даже если на чертеже стоит острый угол. Это и есть та самая ?практическая оптимизация?, которой нет в учебниках.

Помню случай с формой для декоративной стеклянной тарелки с рельефным рисунком. ЧПУ отработал идеально, но при пробной отливке рисунок получался ?смазанным?. Оказалось, в микроскопических углублениях оставались следы обработки, которые создавали сопротивление выходу воздуха. Мастер вручную, под микроскопом, прошёлся специальным инструментом, скруглил кромки каждой линии рисунка на микрон. Проблема ушла. Ни одна программа так не сделает.

Сборка, пробный пуск и ?детские болезни? новой формы

Собрать идеально обработанные детали в единый механизм — отдельная задача. Все температурные зазоры просчитаны, но металл — живой материал. При нагреве до рабочих температур (а для стекла это сотни градусов) форма расширяется. Если не учесть коэффициент линейного расширения стали, можно получить либо заклинивание, либо слишком большой зазор с облоем. Мы всегда проводим горячие испытания на стенде, имитирующем работу пресса. Это дорого, но необходимо.

На этапе пробного пуска часто вылезают проблемы, не связанные напрямую с обработкой. Например, неравномерный прогрев полостей из-за разной массы металла в разных частях формы. Это приводит к напряжению в стеклянном изделии и его последующему разрушению при охлаждении. Лечится это корректировкой системы каналов охлаждения — иногда приходится сверлить дополнительные каналы прямо в готовой, обработанной форме. Рискованно, но иначе форма не будет работать. Такие решения принимаются на месте, исходя из тепловизора и опыта.

Именно после таких испытаний и появляются те самые финальные корректировки. Где-то подшлифовать, где-то добавить выталкивателю ход, где-то доработать поверхность для лучшей газопроницаемости. Только после этого форма передаётся заказчику, например, тому же стекольному заводу, с которым мы сотрудничаем через https://www.www.xzyg.ru. И мы всегда даём рекомендации по обкатке и начальной эксплуатации.

Сервис и обратная связь: форма живёт на производстве

Работа не заканчивается отгрузкой. Настоящая обработка пресс-форм включает в себя и понимание её жизненного цикла на производстве у клиента. Мы всегда просим обратную связь после первых месяцев работы. Как ведёт себя износ? Появляются ли микротрещины в каких-то конкретных местах? Как часто требуется чистка?

Эта информация бесценна. Она позволяет нам совершенствовать свои технологические процессы. Например, если несколько клиентов отмечают повышенный износ в зоне литника на формах для определённого типа стекла, мы можем начать применять локальную поверхностную упрочняющую обработку (типа азотирования) именно в этой зоне на этапе изготовления. Или скорректировать угол подхода режущего инструмента при фрезеровке этой детали, чтобы создать более благоприятную структуру поверхностного слоя.

Частное предприятие ООО Чэнду Синьчжи Индастриз выросло именно на таком подходе: не просто продать оснастку, а вникнуть в процесс её использования. Многие наши постоянные клиенты приходят именно потому, что мы знаем, как форма будет работать в реальных условиях, а не только в идеальной среде CAD-модели. Мы проектируем, производим и продаём пресс-формы, но по сути мы продаём надёжность и понимание. И это понимание рождается здесь, в цеху, у станка, у стенда для испытаний, в процессе долгой и кропотливой доводки, где каждый микрон имеет значение.

В итоге, обработка пресс-форм — это постоянный диалог между расчётом, машиной, материалом и человеком. И пропустить любой из этих этапов — значит сделать просто железку, а не рабочий инструмент, который будет стабильно делать качественную продукцию годами. На этом, пожалуй, и остановлюсь.