Восстановление штампов: с роботом и 3D-сканером – в несколько раз быстрее

Процесс восстановления и упрочнения штампов по технологии Neweld | Какие задачи решает 3D-сканирование в кузнечно-прессовом производстве | Как выбрать 3D-сканер и ПО | Итоги: кратко

Восстановление утраченной или изношенной фигуры штампа профильной наплавкой – метод, известный и применяемый достаточно давно. Швейцарская компания Neweld Sa модернизировала технологию за счет роботизированных решений и цифровизации, благодаря чему восстанавливать штампы и продлевать их долговечность стало возможным со значительным сокращением издержек на подготовку производства.

На российском рынке технологию восстановления и упрочнения штамповой оснастки методом роботизированной наплавки представляет дочернее предприятие Neweld Sa – АО «Ньювэлд Рус», расположенное в городе Миасс Челябинской области.

Неотъемлемая часть технологического процесса – 3D-сканирование. «Наша технология не может быть реализована без применения 3D-сканера. С одной стороны, мы предлагаем комплексы, в составе которых есть сканер, а с другой, оказываем услуги по восстановлению штамповой оснастки, – говорит главный технолог «Ньювэлд Рус» Сергей Носов. – То есть решаются задачи не только сканирования штампов, но и контроля геометрии штампа либо поковки».

Компания «Ньювэлд Рус» столкнулась с необходимостью заменить 3D-сканер, используемый в комплексе восстановления оснастки, на более производительный, и обратилась в компанию iQB Technologies. По мнению наших экспертов, оптимальным решением стал ручной 3D-сканер Creaform.

Восстановление и упрочнение штамповой оснастки методом роботизированной наплавки по технологии Neweld / Фото: «Ньювэлд Рус»

Технологический процесс

Технология восстановления штамповой оснастки методом наплавки состоит из нескольких этапов:

1. удаление изношенного металла с фигуры (5-7 мм);

2. оцифровка полученной поверхности 3D-сканером;

3. написание управляющей программы;

4. предварительный нагрев штампа;

5. профильная наплавка поверхности штампа с припуском на механическую обработку;

6. окончательная термообработка штампа.

Первый этап – инспекция фигуры штампа, выполняемая визуально контролером ОТК. Затем методом воздушно-дуговой строжки снимается приблизительно 5-7 мм с изношенной фигуры в местах, где необходимо добавить материал.

Полученная заниженная фигура штампа сканируется. Результаты 3D-сканирования (цифровая модель) передаются в специализированное программное обеспечение, разработанное Neweld. CAD-модель штампа и скан совмещаются, и программа анализирует, в каких местах не хватает материала. В автоматическом режиме генерируется управляющая программа для робота, который будет осуществлять наплавку.

Штамп предварительно нагревается до определенной температуры, а затем переносится на роботизированное рабочее место, где робот в соответствии с управляющей программой наплавляет в нужных местах необходимое количество материала.

Следующий этап – окончательная термообработка штампа для снятия внутреннего напряжения, которое неизбежно возникает в процессе наплавки. Дальше штамп передается заказчику, либо, в зависимости от его пожеланий, компания «Ньювэлд Рус» выполняет обработку на станке с ЧПУ и выдает готовый результат.

Профильная наплавка штамповой оснастки (слева) и мехобработка на станках с ЧПУ (справа) / Фото: «Ньювэлд Рус»

Какие виды восстановления доступны технологии Neweld

• Локальный ремонт глубоких трещин.

• Если штамп имеет толкательную систему, высота перемычки не является ограничением для ремонта – нет риска, что толкатель разобьет перемычку.

• Ремонт штампов со сколотыми замками, бобышками и т.п.

• Переделка штампов с невостребованными фигурами.

• Штампы можно сразу изготавливать на нижнем пределе закрытой высоты.

Преимущества технологии профильной наплавки перед срезкой

Метод восстановления штамповой оснастки подразумевает срезку рабочей части штампа и перефрезеровку с занижением глубины штампа.

У технологии срезки есть недостаток – ограниченный цикл шагов восстановления. После каждого шага высота штампа становится все меньше, и в некоторых случаях она может через два или три восстановления достигать минимальной высоты возобновления – то есть изделие уже нельзя будет использовать, поскольку его несущая способность не выдержит ударных нагрузок.

Процесс наплавки кардинально отличается от срезки тем, что высота штампа всегда остается прежней. Вы наплавляете только фигуру, потом выполняете перефрезировку, и, по опыту «Ньювэлд Рус», таким способом можно гарантированно восстанавливать 10-12 циклов. Тем самым вы увеличиваете жизненный цикл штампов, снижая расходы на материал, – а это, как правило, далеко не дешевые легированные сплавы специальной марки.

Еще один плюс технологии – в том, что вы можете наплавлять локально в разных местах разные материалы. Это дает возможность увеличить срок годности и уменьшить износ штампа, поскольку каждый материал по-своему эффективен в определенных условиях. Вы можете наслаивать на различные участки штампа наплавочную проволоку разных марок, тем самым сокращая издержки производства.

Оцифровка штампа с помощью 3D-сканера Creaform HandySCAN 3D

Внедрение роботизированной наплавки с применением 3D-сканеров позволяет:

• исключить человеческий фактор;

• в несколько раз сократить сроки восстановления штампов;

• уменьшить затраты на материалы;

• сделать первые шаги на пути цифровизации производства;

• повысить культуру производства.

Какие задачи решает 3D-сканирование в кузнечно-прессовом производстве

Понятно, что восстановление штампов происходит не каждый день. Однако имея на производстве 3D-сканер, вы можете быть уверены, что простаивать он не будет. С помощью этого устройства и специализированного программного обеспечения попутно решаются две важные производственные задачи:

1. контроль геометрии (контроль штамповой оснастки, износа геометрии, износа технологической оснастки в процессе эксплуатации, выходной контроль продукции);

2. реверс-инжиниринг (для получения технической документации и воспроизведения вышедших из строя запчастей и расходных материалов).

Контроль износа штампа холодной листовой вытяжки в ПО Geomagic Control X

Как выбрать 3D-сканер и ПО

Грамотный подбор сканера – важный аспект применения технологии Neweld. Сегодня на производствах используются следующие виды оборудования:

• контрольно-измерительные машины в виде руки, на которую устанавливается сканирующая лазерная головка;

• стационарно устанавливаемые сканеры на базе технологии структурированного белого света;

• ручные 3D-сканеры (лазерные или использующие структурированный белый свет).

«В штамповочном производстве мы рекомендуем использовать ручные 3D-сканеры от мирового лидера на рынке 3D-измерений – компании Creaform (Канада). Они обладают наибольшими преимуществами перед стационарными, которые не годятся для работы в цеховых условиях, – отмечает Алексей Чехович, главный технический эксперт iQB Technologies. – Если у вас кузница, то стационарное устройство выдаст некачественный результат, так как вообще не приемлет вибрацию. А портативные сканеры позволяют достаточно легко работать в цеху – там, где есть вибрации, запыленность или не совсем корректные температурные условия».

Кроме того, ручные сканеры Creaform обеспечивают исключительно высокую производительность (до 1 млн 800 тыс. измерений в секунду) и точность (до 0,025 мм), просты в использовании, могут сканировать сложные, в том числе блестящие, поверхности без нанесения спрея. Все сканеры компании имеют международный и российские метрологические сертификаты.

Для обработки данных 3D-сканирования компания iQB Technologies предлагает самые универсальные и передовые решения на рынке – программные продукты Geomagic Control X (для контроля качества) и Design X (для обратного проектирования).

Линейка устройств Creaform: ручные 3D-сканеры Go!SCAN SPARK, MetraSCAN BLACK, HandySCAN BLACK и портативная КИМ HandyPROBE

«Темой 3D-сканирования я периодически интересуюсь, чтобы быть в курсе последних достижений. На мой взгляд, мобильные сканеры Creaform являются сегодня оптимальным решением на рынке», – говорит Сергей Носов.

Узнав о технологии Creaform, специалисты «Ньювэлд Рус» связались с iQB Technologies и пригласили экспертов компании на предприятие в Миасс для проведения необходимых тестов. В итоге был выбран наиболее удовлетворяющий требованиям производства вариант – 3D-сканер Go!SCAN SPARK, гораздо более эффективное решение по сравнению с тем, что использовалось до этого. «Как результат – сокращение времени на этапе 3D-сканирования, что ведет к увеличению выпуска продукции», – резюмирует Сергей.

Итоги: кратко

Технология Neweld, использующая роботизированную наплавку и 3D-сканирование, позволяет:

1. Восстанавливать штампы на производстве и увеличивать срок службы штамповой оснастки.

2. Совместно с заказчиком подбирать оптимальные сочетания наплавочных материалов для того, чтобы добиться необходимых показателей стойкости штампов.

3. Значительно сократить сроки восстановления штампов, расходы на материалы и издержки на подготовку производства.

4. Оказывать дополнительные услуги: 3D-сканирование и обработку цифровых моделей для выполнения контроля геометрии и реверс-инжиниринга.

Статья опубликована 04.03.2021 , обновлена 22.03.2021