目前電火花線切割機(jī)已被廣泛應(yīng)用于模具加工稿屏。由于線切割機(jī)床加工一般都是在熱處理后進(jìn)行,從而避免了熱處理變形购岗、表面脫碳等弊病荆隘。有很多模具制造單位,往往是線切割后,稍加研磨就裝配使用趟大。還有的不經(jīng)研磨就直接裝配使用,結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)崩刃鹤树、折斷铣焊、碎裂現(xiàn)象,即使不出現(xiàn)上述現(xiàn)象,沖模的刃磨壽命也不長逊朽。

　　本文就線切割后模塊表面的應(yīng)力狀態(tài)及消除應(yīng)力罕伯、提高其表面質(zhì)量的方法,作初步探討。

　　線切割后零件表面的應(yīng)力狀態(tài)

　　目前,很多模具都采用快走絲線割機(jī)加工,線切割后的工件表面粗糙度Ra≥2. 5μm,硬度分布和內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)都很差叽讳。

　　線切割機(jī)加工時,放電區(qū)電流密度高達(dá)10000A/ mm2 ,溫度高達(dá)10000～12000℃,加注的介質(zhì)液急劇冷卻,致使切割面表層硬度僅20HRC左右,而內(nèi)部淬火層硬度卻高達(dá)70HRC以上,其后為熱影響區(qū),再后才是原硬度區(qū)追他。尤為嚴(yán)重的是原材料內(nèi)部因?yàn)榇慊鸪世瓚?yīng)力狀態(tài),線切割所產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力,兩種應(yīng)力疊加的結(jié)果很容易達(dá)到材料的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生微裂紋,從而大大縮短沖模壽命,因此線切割不能作為凸模、凹模的最終加工工序岛蚤。

　　目前,多數(shù)模具加工單位是在線切割后,用研磨的辦法去掉表層20HRC的灰白層(即白層)后便進(jìn)行裝配使用邑狸。這樣做雖然可以去掉硬度低的白層,但沒有改變線切割造成的應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力狀態(tài),即使增大線切割后的研磨余量,但因高硬層硬度高(達(dá)70HRC) ,研磨困難,過大的研磨量容易破壞零件幾何形狀。故線切割產(chǎn)生的高硬度層并不能提高沖模壽命,因?yàn)槠浯嘈源笫钱a(chǎn)生裂紋涤妒、崩刃的根本原因单雾。

　　在線切割后,研磨去零件表面的白層,再在160～180℃回火2h ,則白層下面的高硬層可降低5～6HRC ,線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力亦有所下降,從而提高了沖模的韌性,延長了使用壽命。但是由于回火時間短,熱應(yīng)力消除不徹底,沖模壽命并不十分理想她紫。313磨削加工

　　線切割后磨削加工,可去掉低硬度的白層和高硬層,提高沖模壽命乐慌。因?yàn)槟ハ鲿r產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力,與線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力疊加,無疑也會加劇沖模損壞。若在磨削后,再進(jìn)行低溫時效處理,則可消除應(yīng)力影響,顯著提高沖模韌性,使沖模壽命提高泣幼。因?yàn)閹缀涡螤顝?fù)雜的沖模大多數(shù)是采用線切割加工,所以磨削形狀復(fù)雜的沖模必須采用價(jià)格昂貴的坐標(biāo)磨床和光學(xué)曲線磨床,而這兩種設(shè)備一般廠家都不具備,故推廣困難飘含。

　　噴丸處理可使線切割切口的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,提高沖模的強(qiáng)度和硬度,使表面層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化,拉應(yīng)力降低,甚至變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài),使裂紋萌生和擴(kuò)展困難,再結(jié)合低溫回火,消除淬火層內(nèi)拉應(yīng)力,可使沖模壽命提高10～20倍。

　　噴丸處理受設(shè)備條件和沖模零件形狀(內(nèi)表面)限制,難以普遍應(yīng)用几垃。

　　線切割表面經(jīng)研磨后,高硬層已基本去掉,再進(jìn)行120～150℃×5～10h低溫時效處理(亦稱低溫回火處理) ,亦可經(jīng)過160～180℃×4～6h低溫回火處理鼓笨。這樣可消除淬火層內(nèi)部拉應(yīng)力,而硬度降低甚微(后者硬度降低稍大) ,卻大大提高了韌性,降低了脆性,沖模壽命可提高2倍以上。這一方法簡便易行,效果十分明顯,易于推廣劈狼。

　　冷鐓模和冷擠模在壓制若干零件之后,模具內(nèi)部的應(yīng)力已經(jīng)積聚很高,亦可用此方法消除應(yīng)力,提高韌性,使壽命提高锰胀。

　　應(yīng)用舉例

　　莫單位曾用材料為CrWMn的沖模,線切割后分別做如下試驗(yàn),其壽命差異非常大。

　　(1)直接用于沖裁,刃磨壽命10742次茫失。

　　(2) 160℃回火2h ,刃磨壽命11180次精柒。

　　(3)研磨去白層,刃磨壽命僅4860次。

　　(4)研磨去白層,160℃×2h回火,刃磨壽命為7450次真王。

　　(5)磨削,刃磨壽命28743次探九。

　　(6)噴丸后經(jīng)160℃×2h回火,刃磨壽命達(dá)到220000次。

　　用Cr12材料加工鐓臺模(如圖2所示) ,被鐓壓工件材料為σb = 800MPa的可伐合金,原工藝為960～980℃油淬+ 160～180℃×2h回火,線切割后,經(jīng)鉗工研磨,直接壓制,壽命僅數(shù)十件就斷裂街立。

　　若經(jīng)線切割后研磨,再進(jìn)行160～180℃×2h回火,壽命達(dá)數(shù)百件,依然斷裂舶衬。

　　采用線切割后研磨,再進(jìn)行120～150℃×6～10h低溫時效處理,壽命超過3000件,目前仍在使用。

　　有關(guān)研磨問題

　　出凸赎离、凹模的磨損是沿側(cè)面(線切割表面)和端面(刃磨表面)兩個方向同時發(fā)生的,前者磨損略大于后者逛犹。凸、凹模表面粗糙度值越低,耐疲勞強(qiáng)度越高,粗糙度值每降低1級,壽命可提高1倍梁剔。因此,研磨凸虽画、凹模時,必須兩者兼顧。

　　有人曾做過這樣的實(shí)驗(yàn),把兩組結(jié)構(gòu)完全相同的凸、凹模,用來沖制同一材料码撰。其中一組只研磨凸渗柿、凹模側(cè)面、磨削端面,另一組則是研磨側(cè)面脖岛、端面磨削后再研磨,實(shí)驗(yàn)結(jié)果,后者的壽命竟比前者高出近1倍朵栖。

　　上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果不難理解,因?yàn)榘辶显跊_裁時,隨著凸模進(jìn)入板料深度的增加,材料向凸、凹模刃口流動,直到凸模刃口和凹模刃口之間產(chǎn)生的裂紋重合時為止柴梆。在材料流動時,凸陨溅、凹模端面產(chǎn)生很大的摩擦力,摩擦力大小在很大程度上取決于凸、凹模端面粗糙度的高低,因此,研磨凸沸根、凹模端面有利于提高沖模壽命,特別是形狀復(fù)雜而精度要求高的中小型沖模健十。

　　凸、凹模在線切割后的加工方法,對沖模的壽命影響極大瘟百。如何消除線切割加工產(chǎn)生的脆性,提高韌性,最佳方法是噴丸+低溫回火,其次是磨削后+研磨+低溫回火,再次是研磨+低溫時效處理,各單位可根據(jù)自己的具體情況選擇决盔。

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