У свету производње матрице су непознати јунаци који обликују неизбројаве производе. Ипак, велика је грешка мислити да су све матрице једнаке. То је као разлика између алата који се користе за обликовање метала и оних који се користе за обликовање пластике, где су оба потпуно различита створења, намењена да се ублаже различите понашања материјала и захтеви у производњи производа. Важно је за инжењере, дизајнere и произвођаче да познају главне разлике између матрица за обраду метала и матрица за обраду пластика.
1. Основни изазов: понашање материјала
Метал стампинг матрице: Ове матрице су сусретнуле проблем пластичне деформације у чврстом стању. Између компонената матрице постављен је метални лим или завој (нпр. челик, алуминијум, бакар). Коришћење огромног притиска (тежина) приморава метал да трајно промени облик, савија се, истеже, сече или вуче у могући облик без топљења. Овде се посебно наглашава потреба да се превазиђе чврстоћа метала при носењу и контролише ефекат отпорног повратка (дејство метала да се мало врати у свом првобитном облику).
Пластични уобличавајући умаци (калибри): Они раде са отопљеним или веома омекшаним материјалом. Пластичне пелете се топе док не могу да тече као вискозна течност. Ово отопљено се затим убације под притиском или протера у шупљину умаца. Пластика се скупља у умку и узима свој коначни облик. То је због тешкоћа у контроли динамике тока, осигуравајући да постоји потпуно пуњење шупљине, контрола процеса хлађења на начин да су мане минималне (као што су удубљења или извијања) и избацивање охладног дела се постиже лако.
2. Пројектовање и израда умака – приоритети
Умаци за тестирање метала:
●Чврстоћа и отпорност на хабање: Највиши приоритет. Умаци морају да издрже масивне и често повлачење и замену удара и закочења и штребања абразивног трења покретних металних контаката. Алатни челици (као што су D2, A2) или чак карбид су типични, а често су увршћени до веома високе тврдоће по Роквелу Ц.
●Precizno odstojanje: Proces sečenja podrazumeva vrlo mali razmak između matrice i alata tokom operacija rezanja, kako bi se izbegla prekomerna žuljevost i/ili oštećenje korišćenih alata.
●Primena pritiska: Konstrukcija je projektovana tako da efikasno prenosi velike sile zahvaljujući čvrstim strukturnim elementima (alatima, blokovima matrica, potplatom).
●Često: Kalupi za duboko vučenje raznih oblika, posebno oni povezani sa savijanjem ili jednostavnim režanjem, ne zahtevaju toliko složene detalje koliko to zahtevaju plastični kalupi.
●Kalupi za obradu plastike (oblici):
●Složena šupljina i jezgro: Kalup definiše složenu spoljašnju (šupljina) i unutrašnju (jezgro) geometriju predmeta od plastike. Složenost može biti veoma visoka.
●Sistem hlađenja: Unutrašnji sistem kanala za rashladno sredstvo (vodu ili ulje) je neophodan. Optimizovano i ravnomerno hlađenje direktno utiče na vreme ciklusa i kvalitet proizvoda.
●Sistem uliva: Система улива, уводних канала и улаза кроз које се топљени пластик досипа у шупљину из млазнике машине. Конструкција утиче на обрасце тока, притисак пуњења и изглед делова.
●Систем за избацивање: Пинови, чауре или подизачи се пажљиво постављају како би избацили хладни део из алата и да би остао недодирнут.
●Вентилација: Вентилација се постиже малим каналима или рупама које ослобађају заробљени ваздух када топљени материјал уђе у шупљину, како би се избегли оpekотине или недовољно пуњење.
●Материјал: Може бити челик отпоран на хабање (P20, H13, S7), или нерђајући челик разних врста, али и квалитет површине и отпорност на корозију (посебно уз одређене пластике) су такође важни фактори.
3. Привредна средина
Kovanje metala: Obično se izvodi na mehaničkoj ili hidrauličkoj presi. Operacije su ekstremno brze (stotine delova u minuti mogu biti izrađene do osnovnih komponenti). Ovo je obično hladan proces, iako postoje neki specijalni postupci oblikovanja koji uključuju zagrevanje. Trenje i habanje se često smanjuju upotrebom maziva.
Obrada plastike: Ovako se plastika pretežno oblikuje uz pomoć mašina za ubacivanje (injektovanje), ali i drugim metodama kao što su mašine za duvanje, prešanje, itd. Sam proces uključuje značajnu količinu toplote: topljenje plastike, a zatim njen hlađenje u kalupu. Ciklus može varirati od sekundi do minuta u zavisnosti od veličine dela i debljine zidova. Efikasnost hlađenja značajno utiče na vreme ciklusa. Sredstva za ponovno podmazivanje mogu biti puštena u rad, iako nisu tako univerzalna kao maziva za kovanje.
4. Vek trajanja i mehanizmi habanja
Металне кофуље за утискивање: Абразивно хабање - углавном метал против алата од челика, адхезивно-залијање. Убоди губе оштрину. Постоји заморно пуцање услед високих цикличних напетости. Одржавање укључује оштравање, замену изношених делова или убацивање уметака. Век трајања традиционално се мери у стотинама хиљада или милионима удараца код добро одржаваних кофуља.
Кофуље за обраду пластике (калибри): Врсте хабања које се јављају су абразивни пунила у пластици, корозија услед неких полимера или хладне воде и евентуално ерозија услед пластичног топљења великим брзином. Козметичка особина која је под утицајем деградације полирања на површини шупљине је изглед производа. Одржавање подразумева полирање, поправку површинских оштећења и чишћење хладних канала или отвора за вентилацију. Век трајања је такође генерално веома дуг (стотине хиљада до милиона циклуса), иако је веома осетљив на тип пластике која се користи као и на одржавање.
Зашто разлика има значаја
Izbor pogrešnog oblika filozofije dizajna matrice u odnosu na materijal je preduslov za neuspeh. Matrica koja se koristi za utiskivanje materijala iz metala nema ove linije hlađenja i kanale za ulazak materijala koje zahteva plastika. Otisak u plastici ne bi izdržao vibracije pri utiskivanju čelika. To su osnovne razlike; deformacija u čvrstom stanju i proces obrade topljenja, potreba za optimizacijom hlađenja i pažljivim razmacima, upravljanje tokom materijala i upravljanje povratnim elastičnim deformacijama – i sve to mora biti razumljivo za:
● Projektovanje efikasnih, izdržljivih alata.
●Optimizaciju proizvodnih procesa.
●Izbor odgovarajućih materijala za samu matricu.
●Rešavanje problema u proizvodnji.
●Tačnu procenu troškova alata i delova.
Иако су оба типа матрица прецизни инструменти неопходни za масовну производњу, њихов дизајн, конструкција и функционалност подложни су радикално различитим физичким законима по којима се метали и пластике трансформишу из непрерађених материјала у готове делове. Ова основна подела ствара велике прилике у производњи.