在模具加工中与学,電火花線切割加工技術得到了廣泛的應用筑陡,但在線切割加工過程中泰涡,模具易產(chǎn)生變形和產(chǎn)生裂紋,造成零件的報廢苏涧,使得成本增加等問題屢屢發(fā)生玄冬。所以,線切割加工中模具的變形和開裂問題训木,也越來越引起人們的關注颜懊,多年來,人們對線切割加工的變形和開裂認識不夠风皿,往往造成線切割加工部門與來料加工者之間相互推脫責任河爹,產(chǎn)生矛盾。其實揪阶,變形和開裂的原因是多方面的昌抠,如材料問題、熱處理問題鲁僚、結(jié)構設計問題、工藝安排問題及線切割時工件的裝夾和切割線路選擇的問題等等裁厅。在這諸多因素中冰沙,能否找到線切割加工變形和開裂規(guī)律呢?筆者通過多年的深入研究执虹,提出了以下防止變形和開裂的措施拓挥。
1 產(chǎn)生變形及裂紋的主要因素
在生產(chǎn)實踐中,作者經(jīng)過大量的實例分析袋励,發(fā)現(xiàn)線切割加工產(chǎn)生變形和裂紋與下列因素有關侥啤。
1.1 與零件的結(jié)構有關
1)凡窄長形狀的凹模、凸模易產(chǎn)生變形接碘,其變形量的大小與形狀復雜程度弦蜀、長寬比室午、型腔與邊框的寬度比有關。形狀越復雜栋负,長寬比及型腔與邊框?qū)挾缺仍酱罂琢猓淠>咦冃瘟吭酱蟆W冃蔚囊?guī)律是型腔中部癟入倒忌,凸模通常是翹曲撕星;
2)凡是形狀復雜清角的淬火型腔,在尖角處極易產(chǎn)生裂紋涉床,甚至易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象唧窄。其出現(xiàn)的頻率與材料的成分、熱處理工藝等有關迅忆;
3)圓筒形壁厚較簿零件究惨,若在內(nèi)壁進行切割,易產(chǎn)生變形皿港,一般由圓形變?yōu)闄E圓形荧关。若將其切割缺口,在即將切透時易產(chǎn)生炸裂現(xiàn)象褂傀;
4)由零件外部切入的較深槽口忍啤,易產(chǎn)生變形,變形的規(guī)律為口部內(nèi)收仙辟,變形量的大小與槽口的深度及材料性質(zhì)有關同波。
1.2 與熱加工工藝有關
1)模具毛坯在鍛造時始鍛溫度過高或過低,終鍛溫度偏低的零件叠国;
2)終鍛溫度過高未檩,晶粒長大,終鍛后冷卻速度過慢粟焊,有網(wǎng)狀碳化物析出的模坯冤狡;
3) 鍛坯退火沒有按照球化退火工藝進行,球化珠光體超過5級的零件项棠;
4)淬火加熱溫度過高悲雳,奧氏體晶粒粗大,降低材料強韌性香追,增加脆性俊瞬;
5)淬火工件未及時回火和回火不充分的零件。
1.3 與機械加工工藝有關
1)面積較大的凹模带漆,中間大面積切除而又事先未挖空兑蹈,因切去框內(nèi)較大的體積,框形尺寸將產(chǎn)生一定的變形狐绽;
2)凡坯料中無外形起點穿絲孔污祭,不得不從坯料外切入的锐校,不論其凸模回火和形狀如何戈般,一般容易產(chǎn)生變形蛛跛,尤其是淬火件變形嚴重,甚至在切割中產(chǎn)生裂紋候塞;
3)對熱處理后的磨削零件痊缎,無砂輪粒度、進刀量季键、冷卻方式等工藝要求石勋,磨削后表面有燒傷及微裂紋等疵病的零件。
1.4 與材料有關
1)原材料存在嚴重的碳化物偏析可都;
2)淬透性差缓待、易變形的材料,如T10A渠牲、T8A等旋炒。
1.5 與線切割工藝有關
1)線切割路徑選擇不當,易產(chǎn)生變形签杈;
2)工件的夾壓方式不可靠瘫镇、夾壓點的選擇不當,均易產(chǎn)生變形答姥;
3)電規(guī)準選擇不當铣除,易產(chǎn)生裂紋。
2 防止變形和開裂的措施
找到了變形和開裂的原因鹦付,即可對癥下藥采取相應的措施予以避免尚粘,防止變形、開裂敲长。具體的措施可以從以下幾個方面入手:
2.1 選擇變形量較小的材料郎嫁,采用正確的熱處理工藝
為了防止和減少變形、開裂爬账,對需要線切割加工的模具腋钞,應對材料的選擇、熱加工窟怪、熱處理直到制成成品的各個環(huán)節(jié)都要充分關注和重視;
1)嚴格檢查原材料化學成分负腻、金相組織和探傷嫡笔,對于不合格原材料和粗晶粒鋼材及有害雜質(zhì)含量超標鋼材不宜選用;
2)盡量選用真空冶煉淡窘、爐外精煉或電渣重熔鋼材辞仇;
3)避免選用淬透性差鹏汁、易變形材料;
4)坯料應合理鍛造板拂,遵守鐓粗磕艺、拔長、鍛壓比等鍛造守則嬉竞,原材料長度與直徑之比即鍛造比最好選在2-3之間光叉;
5) 改進熱處理工藝,采用真空加熱挚躯、保護氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火强衡、等溫淬火;
6)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)码荔;
7)淬火鋼應及時回火漩勤,盡量消除淬火內(nèi)應力,降低脆性缩搅;
8)用較長時間回火越败,提高模具抗斷裂韌性值;
9)充分回火硼瓣,得到穩(wěn)定組織性能究飞;
10)多次回火使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變充分和消除新的應力;
11)對于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應快冷(水冷或油冷)巨双,可消除二類回火脆性噪猾;
12)模具鋼化學處理之前進行擴散退火、球化退火筑累、調(diào)質(zhì)處理袱蜡,充分細化原始組織。
2.2 合理安排機械加工工藝
1)線切割工件坯料的大小疗刮,要根據(jù)零件的大小確定吞瘸,不宜太小。一般情況下忿迷,圖形應位于坯料中部或離毛坯邊緣較遠而不易產(chǎn)生變形的位置上械与,通常應取圖形到坯料邊距大于10mm;
2)凡較大的型腔或窄長而復雜的凸模纫惰,配制坯料時要改變傳統(tǒng)的實心板料習慣梅柑。大框型腔、窄長型腔等易變形零件瓢疤,其中間部位應鏤空脯牛。這樣淬火時表里狀況得以改善,溫差小窥窜,產(chǎn)生的應力小仪彪,同時切割時切除的體積也就小原俘,應力達到平衡也就不至受破壞;
3)在模具使用允許的情況下蒲坐,大框形型腔零件的清角處竿刁,應適當增加工藝圓角R,或在線切割之前將清角處鉆空搪缨,以緩解應力集中的現(xiàn)象食拜;
4)對凸模零件,在淬火之前應在凸塊坯料中鉆外形起點的穿絲孔勉吻,使工件在切割時保持內(nèi)應力平衡且不被破壞监婶,以免從材料外切入引起開裂變形。
2.3 優(yōu)化線切割加工的工藝方案齿桃,選擇合理的工藝參數(shù)
2.3.1該進切割方法
1)改變一次切割到位的傳統(tǒng)習慣為粗惑惶、精二次切割,以便第一次粗切割后的變形量在精切割時及時地被修正短纵。一般精切割時的切割量應根據(jù)第一次切割后的變形量大小而定带污,一般取0.5mm左右即可。這種辦法常應用于形狀復雜而勢必產(chǎn)生變形的零件或要求精度較高香到、配合間隙較小的模具鱼冀;
2)改變兩點夾壓的習慣為單點夾壓,以便切割過程中的變形能自由伸張悠就,防止兩點夾壓對變形的干涉柔睡,但要注意,單點夾壓的合理部位通常在末尾程序處阴应。這樣所產(chǎn)生的變形只影響廢料部分棺莱,避免了對成型部分的影響;
3)對易變形的切割零件姚沽,要根據(jù)零件形狀特征統(tǒng)籌安排切割的起始點陕券、程序走向及夾壓位置,以減少變形量蟹助。一般應選擇較平坦欧舒、已精加工或?qū)ぜ阅苡绊懖淮蟮牟课辉O置線切割的起始點。
2.3.2選擇合理的工藝參數(shù)
1)采用高峰值窄脈沖電參數(shù)捉痰,使工件材料以氣相拋出阐拭,氣化溫度大大高于融化溫度,以帶走大部分熱量湖吭,避免工件表面過熱而產(chǎn)生變形邦墅;
2)有效地進行逐個脈沖檢測,控制好集中放電脈沖串的長度,也可解決局部過熱問題倒堕,消除裂紋的產(chǎn)生;
3)脈沖能量對裂紋的影響極其明顯爆价,能量越大垦巴,裂紋則越寬越深;脈沖能量很小時铭段,例如采用精加工電規(guī)準骤宣,表面粗糙度值<Ra1.25μm,一般不易出現(xiàn)裂紋。
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