การเลือกวัสดุสำหรับทำปลอกเจาะที่เหมาะสมถือเป็นการตัดสินใจที่สำคัญอย่างยิ่งในการผลิตอุปกรณ์ยึด เช่น สลักเกลียว สกรู สตั๊ด และน็อต ปลอกเจาะมีบทบาทในการปกป้องและรองรับหัวเจาะในสภาวะอากาศเย็นหรือ การตีขึ้นรูปร้อน กระบวนการนี้ช่วยให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของมิติ ลดการสึกหรอ และดูดซับแรงกระแทก การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสามารถยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ รักษาความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ และลดระยะเวลาหยุดทำงานที่เกิดจากการบำรุงรักษาบ่อยครั้งหรือเครื่องมือเสียหายได้อย่างมาก
ด้านล่างนี้เป็นการอภิปรายโดยละเอียดและเป็นมืออาชีพเกี่ยวกับวิธีการเลือกวัสดุกล่องเจาะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตตัวยึด โดยพิจารณาจากปัจจัยทางกล ความร้อน และการปฏิบัติการ
1. เข้าใจฟังก์ชันของกล่องเจาะ
- ช่วยรองรับโครงสร้างแกนเจาะ ช่วยดูดซับแรงเค้นในแนวรัศมีและแนวแกนระหว่างการตีขึ้นรูป
- ป้องกันการแตกของหมัดเนื่องจากการกระจายแรงที่ไม่สม่ำเสมอ
- ป้องกันการเสียรูปที่เกิดจากแรงกระแทกและแรงอัดซ้ำๆ
- รักษาการจัดตำแหน่งศูนย์กลางของการเจาะเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำของขนาดของตัวยึด
- ทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อนในการใช้งานการตีขึ้นรูปร้อน ซึ่งอาจทำให้เกิดความล้าจากความร้อนได้
ดังนั้น วัสดุจึงต้องมีคุณสมบัติทั้งความเหนียวสูง ทนทานต่อการสึกหรอ การตัดเฉือนที่ดี และเสถียรภาพทางความร้อนเมื่อจำเป็น
2. ปัจจัยสำคัญในการเลือกวัสดุ
ก. ความแข็งแกร่งและความเหนียว
- วัสดุจะต้องทนต่อแรงอัดสูงโดยไม่แตกร้าว
- ความเหนียว เป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันการแตกแบบเปราะเนื่องจากแรงกระแทกฉับพลันหรือการรับน้ำหนักแบบวนซ้ำ
- วัสดุที่เหมาะสมควรมีความแข็งที่สมดุล (ประมาณ HRC 40–50 หลังการบำบัด) ไม่แข็งจนเปราะ และไม่อ่อนจนสึกหรอก่อนเวลาอันควร
ข. ความต้านทานการสึกหรอ
- เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนและการสัมผัสแรงดันสูงกับเครื่องมืออื่นและชิ้นงาน วัสดุจึงควรมีความทนทานต่อการสึกหรอที่ดี
- สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องสร้างตัวยึดที่มีความแข็งแรงสูงหรือทำงานกับวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เช่น สเตนเลสสตีล
C. คุณสมบัติทางความร้อน
- ในการตีขึ้นรูปร้อนหรือการตีขึ้นรูปด้วยความร้อน วัสดุที่ใช้ทำปลอกปั๊มควรทนต่ออุณหภูมิที่สูงได้โดยไม่สูญเสียความแข็ง (ความต้านทานการอบคืนตัว)
- ความต้านทานต่อความล้าจากความร้อนเป็นสิ่งสำคัญเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวระดับไมโครและการหลุดลอกบนพื้นผิว
D. ความสามารถในการแปรรูปและการบำบัด
- ความสะดวกในการตัดเฉือนเป็นสิ่งสำคัญต่อความแม่นยำในการผลิตและลดต้นทุนการผลิต
- วัสดุควรตอบสนองได้ดีต่อการอบด้วยความร้อน โดยเฉพาะการชุบแข็งและการอบคืนตัว เพื่อปรับความแข็งและความเหนียวให้เหมาะสม
3. วัสดุที่นิยมใช้ทำกล่องเจาะ
ต่อไปนี้คือวัสดุทั่วไปบางชนิดที่ใช้ในการผลิตกล่องเจาะ พร้อมทั้งคุณลักษณะของวัสดุเหล่านั้น:
ก. DIN 1.2344 / H13 (เหล็กกล้าเครื่องมืองานร้อน)
- คุณสมบัติ:มีความเหนียวสูง ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อนได้ดีเยี่ยม ทนทานต่อการสึกหรอได้ดี และมีความแข็งดี
- แอปพลิเคชัน:ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องเจาะและกล่องสำหรับตีขึ้นรูปทั้งแบบเย็นและแบบร้อน
- ข้อดี: ทนทานต่อการแตกร้าวจากความร้อนได้ดี แปรรูปได้ดี
- บันทึก: เหมาะสำหรับทั้ง การมุ่งหน้าเย็น และการใช้งานการตีขึ้นรูปด้วยความร้อน/ความร้อน
B. SKD61 (เทียบเท่า H13 ของญี่ปุ่น)
- คุณสมบัติ:เทียบเท่า DIN 1.2344 มีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูง ทนทานต่อการสึกหรอและแรงกระแทก
- แอปพลิเคชัน:แม่พิมพ์ตีขึ้นรูปร้อน, ที่จับปั๊ม, แม่พิมพ์รีด
- ข้อดี:ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ภายใต้ภาระทางความร้อนและเชิงกลแบบวงจร
ซี. ดิน 1.2714 (45NiCrMo16)
- คุณสมบัติ: มีความเหนียวสูงและทนทานต่อการสึกหรอ สามารถชุบแข็งด้วยน้ำมันได้
- แอปพลิเคชัน:กล่องเจาะขนาดใหญ่ แม่พิมพ์ตีขึ้นรูปร้อน
- ข้อดี:คงความแข็งภายใต้ภาระหนัก เหมาะสำหรับการใช้งานที่เสี่ยงต่อแรงกระแทก
D. DIN 1.2767 (45NiCrMo16 + คาร์บอนสูงกว่า)
- คุณสมบัติ:มีความแข็งแรงดึงสูง มีความเหนียวสูงมาก
- แอปพลิเคชัน:กล่องเจาะหัวเย็นสำหรับตัวยึดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่
- ข้อดี: ทนทานต่อการแตกร้าวได้ดี เหมาะกับการขึ้นรูปเย็นที่ต้องการความแม่นยำสูง
อี. AISI 4140 / 42CrMo
- คุณสมบัติ:เหล็กกล้าอัลลอยด์โครเมียม-โมลิบดีนัม ความแข็งปานกลาง
- แอปพลิเคชัน:ที่ใส่และกล่องเจาะเอนกประสงค์
- ข้อดี:ประหยัด มีความสมดุลที่ดีระหว่างความแข็งและความเหนียว ง่ายต่อการกลึงและแปรรูป
- บันทึก:มักใช้ในแอปพลิเคชั่นที่ไม่รุนแรงมากหรือใช้ร่วมกับแผ่นแทรก
4. ข้อควรพิจารณาเกี่ยวกับการอบชุบด้วยความร้อน
ประสิทธิภาพของวัสดุกล่องเจาะขึ้นอยู่กับการอบชุบด้วยความร้อนอย่างเหมาะสม ซึ่งจะช่วยปรับโครงสร้างภายในให้มีความเหนียวและทนทานต่อการสึกหรอมากขึ้น แนวทางทั่วไป:
- อุ่นล่วงหน้าเพื่อลดความเครียดจากความร้อนในระหว่างการดับ
- การดับด้วยน้ำมันหรืออากาศ ขึ้นอยู่กับวัสดุและความหนาของส่วน
- การอบชุบเพื่อให้ได้ความแข็งขั้นสุดท้ายตามต้องการ (โดยทั่วไปคือ HRC 40–50 สำหรับเคส)
- สำหรับ H13/SKD61: ขอแนะนำให้อบคืนตัวสองครั้งเพื่อทำให้โครงสร้างคงตัวและลดออสเทไนต์ที่ยังคงอยู่
5. จับคู่วัสดุกับสถานการณ์การใช้งาน
| ประเภทการสมัคร | วัสดุที่แนะนำ | หมายเหตุ |
| การขึ้นรูปเย็นของเหล็กกล้าคาร์บอน | DIN 1.2714, AISI 4140 | โหลดปานกลาง ความเหนียวดี |
| การขึ้นรูปเย็นของสแตนเลส | ดิน 1.2767, SKD61 | ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอและการแตกร้าวที่สูงขึ้น |
| สลักเกลียวตีขึ้นรูปร้อน | H13 / SKD61 | ความต้านทานความร้อนเป็นสิ่งสำคัญ |
| การผลิตความเร็วสูง | SKD61, ดิน 1.2344 | ต้องการความเสถียรของมิติและความทนทานต่อการสึกหรอ |
| สกรูยึดขนาดใหญ่ (M24+) | ดิน 1.2714, ดิน 1.2767 | เน้นความเหนียวและความแข็งแรงของโครงสร้าง |
6. ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติม
- สามารถใช้สารเคลือบ (เช่น TiN, CrN) เพื่อเพิ่มความแข็งของพื้นผิวและลดแรงเสียดทาน
- ควรปรับระยะห่างระหว่างชุดเจาะและตัวเครื่องให้เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงแรงเค้นภายใน
- ความคลาดเคลื่อนในการผลิตควรทำให้พอดีกับตัวปั๊มเพื่อลดความเข้มข้นของความเครียด
บทสรุป
การเลือกวัสดุหัวปั๊มที่เหมาะสมต้องคำนึงถึงความสมดุลระหว่างความแข็งแรงเชิงกล ความทนทานต่อการสึกหรอ เสถียรภาพทางความร้อน และความเป็นไปได้ในการผลิต วัสดุอย่าง H13/SKD61, DIN 1.2714 และ DIN 1.2767 ได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมเนื่องจากประสิทธิภาพที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง อย่างไรก็ตาม การเลือกขั้นสุดท้ายควรพิจารณาจากการใช้งานขึ้นรูปเฉพาะ วัสดุชิ้นงาน ความเร็วในการผลิต และต้นทุน
การจัดแนวคุณสมบัติของวัสดุให้สอดคล้องกับความต้องการในการปฏิบัติงาน ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถยืดอายุการใช้งานของเครื่องมือ รับรองความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ และลดต้นทุนเครื่องมือโดยรวมได้