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機(jī)械社區(qū)

標(biāo)題: 模具線切割加工變形和開裂原因分析與對策 [打印本頁]

作者: dgtp001 時間: 2012-5-7 09:38
標(biāo)題: 模具線切割加工變形和開裂原因分析與對策
   在模具加工中,，電火花線切割加工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,，但在線切割加工過程中,，模具易產(chǎn)生變形和產(chǎn)生裂紋,，造成零件的報廢，使得成本增加等問題屢屢發(fā)生。所以,，線切割加工中模具的變形和開裂問題,，也越來越引起人們的關(guān)注，多年來,，人們對線切割加工的變形和開裂認(rèn)識不夠,，往往造成線切割加工部門與來料加工者之間相互推脫責(zé)任，產(chǎn)生矛盾,。其實,，變形和開裂的原因是多方面的，如材料問題,、熱處理問題,、結(jié)構(gòu)設(shè)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,。在這諸多因素中,，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,，提出了以下防止變形和開裂的措施,。

      1 產(chǎn)生變形及裂紋的主要因素
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2 h& J, |# R) Z0 d+ {$ h* A. h1 K       在生產(chǎn)實踐中，作者經(jīng)過大量的實例分析,，發(fā)現(xiàn)線切割加工產(chǎn)生變形和裂紋與下列因素有關(guān),。
      1.1 與零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)
      1）凡窄長形狀的凹模、凸模易產(chǎn)生變形,，其變形量的大小與形狀復(fù)雜程度、長寬比,、型腔與邊框的寬度比有關(guān),。形狀越復(fù)雜，長寬比及型腔與邊框?qū)挾缺仍酱�,，其模具變形量越大,。變形的�?guī)律是型腔中部癟入，凸模通常是翹曲,；
      2）凡是形狀復(fù)雜清角的淬火型腔,，在尖角處極易產(chǎn)生裂紋，甚至易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象,。其出現(xiàn)的頻率與材料的成分,、熱處理工藝等有關(guān)；
      3）圓筒形壁厚較簿零件,，若在內(nèi)壁進(jìn)行切割,，易產(chǎn)生變形，一般由圓形變?yōu)闄E圓形,。若將其切割缺口,，在即將切透時易產(chǎn)生炸裂現(xiàn)象,；
      4）由零件外部切入的較深槽口，易產(chǎn)生變形,，變形的規(guī)律為口部內(nèi)收,，變形量的大小與槽口的深度及材料性質(zhì)有關(guān)。

      1.2 與熱加工工藝有關(guān)
      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,；
      2）終鍛溫度過高，晶粒長大,，終鍛后冷卻速度過慢,，有網(wǎng)狀碳化物析出的模坯；
      3) 鍛坯退火沒有按照球化退火工藝進(jìn)行,，球化珠光體超過5級的零件,；
      4）淬火加熱溫度過高，奧氏體晶粒粗大,，降低材料強(qiáng)韌性,，增加脆性； 5）淬火工件未及時回火和回火不充分的零件,。

      1.3 與機(jī)械加工工藝有關(guān)
      1）面積較大的凹模,，中間大面積切除而又事先未挖空，因切去框內(nèi)較大的體積,，框形尺寸將產(chǎn)生一定的變形,；
      2）凡坯料中無外形起點穿絲孔，不得不從坯料外切入的,，不論其凸�,；鼗鸷托螤钊绾危话闳菀桩a(chǎn)生變形,，尤其是淬火件變形嚴(yán)重,，甚至在切割中產(chǎn)生裂紋；
      3）對熱處理后的磨削零件,，無砂輪粒度,、進(jìn)刀量、冷卻方式等工藝要求,，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(guān)
      1）原材料存在嚴(yán)重的碳化物偏析；
      2）淬透性差,、易變形的材料,，如T10A、T8A等。

      1.5 與線切割工藝有關(guān)
      1）線切割路徑選擇不當(dāng),，易產(chǎn)生變形,；
      2）工件的夾壓方式不可靠、夾壓點的選擇不當(dāng),，均易產(chǎn)生變形,； 3）電規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng)，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,，即可對癥下藥采取相應(yīng)的措施予以避免，防止變形,、開裂,。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，采用正確的熱處理工藝為了防止和減少變形,、開裂,，對需要線切割加工的模具，應(yīng)對材料的選擇,、熱加工,、熱處理直到制成成品的各個環(huán)節(jié)都要充分關(guān)注和重視；
      1）嚴(yán)格檢查原材料化學(xué)成分,、金相組織和探傷,，對于不合格原材料和粗晶粒鋼材及有害雜質(zhì)含量超標(biāo)鋼材不宜選用；
      2）盡量選用真空冶煉,、爐外精煉或電渣重熔鋼材,；
      3）避免選用淬透性差、易變形材料,；
      4）坯料應(yīng)合理鍛造,，遵守鐓粗、拔長,、鍛壓比等鍛造守則，原材料長度與直徑之比即鍛造比最好選在2-3之間,；
      5）改進(jìn)熱處理工藝,，采用真空加熱、保護(hù)氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火,、等溫淬火,；
      6）選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)；
      7）淬火鋼應(yīng)及時回火,，盡量消除淬火內(nèi)應(yīng)力,，降低脆性；
      8）用較長時間回火，提高模具抗斷裂韌性值,；
      9）充分回火,，得到穩(wěn)定組織性能；
      10）多次回火使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變充分和消除新的應(yīng)力,；
      11）對于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應(yīng)快冷(水冷或油冷),，可消除二類回火脆性；
      12）模具鋼化學(xué)處理之前進(jìn)行擴(kuò)散退火,、球化退火,、調(diào)質(zhì)處理，充分細(xì)化原始組織,。

      2.2 合理安排機(jī)械加工工藝
      1）線切割工件坯料的大小,，要根據(jù)零件的大小確定，不宜太小,。一般情況下,，圖形應(yīng)位于坯料中部或離毛坯邊緣較遠(yuǎn)而不易產(chǎn)生變形的位置上，通常應(yīng)取圖形到坯料邊距大于10mm,；
      2）凡較大的型腔或窄長而復(fù)雜的凸模,，配制坯料時要改變傳統(tǒng)的實心板料習(xí)慣。大框型腔,、窄長型腔等易變形零件,，其中間部位應(yīng)鏤空。這樣淬火時表里狀況得以改善,，溫差小,，產(chǎn)生的應(yīng)力小，同時切割時切除的體積也就小,，應(yīng)力達(dá)到平衡也就不至受破壞,；
      3）在模具使用允許的情況下，大框形型腔零件的清角處,，應(yīng)適當(dāng)增加工藝圓角R,，或在線切割之前將清角處鉆空，以緩解應(yīng)力集中的現(xiàn)象,；
      4）對凸模零件,，在淬火之前應(yīng)在凸塊坯料中鉆外形起點的穿絲孔，使工件在切割時保持內(nèi)應(yīng)力平衡且不被破壞,，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，選擇合理的工藝參數(shù)

      2.3.1該進(jìn)切割方法
      1）改變一次切割到位的傳統(tǒng)習(xí)慣為粗,、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,。一般精切割時的切割量應(yīng)根據(jù)第一次切割后的變形量大小而定，一般取0.5mm左右即可,。這種辦法常應(yīng)用于形狀復(fù)雜而勢必產(chǎn)生變形的零件或要求精度較高,、配合間隙較小的模具；
      2）改變兩點夾壓的習(xí)慣為單點夾壓,，以便切割過程中的變形能自由伸張,，防止兩點夾壓對變形的干涉，但要注意,，單點夾壓的合理部位通常在末尾程序處,。這樣所產(chǎn)生的變形只影響廢料部分，避免了對成型部分的影響,；
      3）對易變形的切割零件,，要根據(jù)零件形狀特征統(tǒng)籌安排切割的起始點、程序走向及夾壓位置,，以減少變形量,。一般應(yīng)選擇較平坦、已精加工或?qū)ぜ阅苡绊懖淮蟮牟课辉O(shè)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),，使工件材料以氣相拋出，氣化溫度大大高于融化溫度,，以帶走大部分熱量,，避免工件表面過熱而產(chǎn)生變形；
      2）有效地進(jìn)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，消除裂紋的產(chǎn)生,；
      3）脈沖能量對裂紋的影響極其明顯,，能量越大，裂紋則越寬越深,；脈沖能量很小時,，例如采用精加工電規(guī)準(zhǔn)，表面粗糙度值＜Ra1.25μm,一般不易出現(xiàn)裂紋,。

作者: 鐵血江湖 時間: 2012-5-7 16:51
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作者: liu656654 時間: 2012-5-7 20:17
好

作者: 顏龍云 時間: 2012-5-7 20:56
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)了,，

作者: 李治平LZP 時間: 2014-5-16 22:25
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