模具線切割加工變形和開裂原因分析與對策

dgtp001

     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

* |7 r( F, }6 c% Y8 m- Z* I# U: I        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)。
+ L, h2 b5 c/ P! ^2 c        1.1 與零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)
" R; t4 G) _. \, O- ]        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,；
7 Z- ^: H9 E/ N& G, Z2 `         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),。
. p3 Z' f0 R1 k: i, S7 @' _% v# I
        1.2 與熱加工工藝有關(guān)
7 i3 w3 M9 i/ t3 {        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,；
* w' l* H3 Q, z& o+ ?% ?        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,。
7 T. t  b& Q* u
8 C" y/ Y5 |8 |4 R; @8 `% Z        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,，不論其凸模回火和形狀如何,，一般容易產(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,；   
' l3 @5 W% |6 h0 \        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。
3 V& S* G  z" i
) T: \9 J! a( ^6 e$ m' O        1.4 與材料有關(guān)
, k( U! Z# k: ^! A& b. K# n        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,。
        
0 E$ x4 a2 b3 i( B0 S/ e# {1 i* d6 r( ~  d        1.5 與線切割工藝有關(guān)
$ H5 ?; }6 U% w* t        1）線切割路徑選擇不當(dāng)，易產(chǎn)生變形,；
8 v9 p3 i$ s8 T7 X2 g        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。
: s( m: |+ G0 l1 k- M6 D
        2 防止變形和開裂的措施

( n9 J6 t* T6 ^+ [. i* W7 x# V        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：
      
7 M9 _" p4 n1 q) Q        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,；
) o7 c; H! N, [' U, I) f" g5 ~! @        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,；
( T' C* L2 l6 D        2）盡量選用真空冶煉,、爐外精煉或電渣重熔鋼材；
- U" ?$ U0 H. W9 `4 U3 p+ h$ s4 I        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,；
: y6 }( a3 ~- q' Y$ Z        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,；
1 `0 L( @# Z# P% E% O        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；
* |0 D: P  X0 G1 F- D: V! W5 S        8）用較長時間回火,，提高模具抗斷裂韌性值,；
' A' [5 N- D, j0 X( \! T        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,。
) j! A8 C* p# A, S1 m, B! O( B
$ C+ w" y4 X* d% F' u* z        2.2 合理安排機(jī)械加工工藝
8 a8 j4 n2 t& v1 `" l0 V$ R+ J( L        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,；
; z6 S5 ~6 Q: |$ a        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。
! w3 W) l1 e# \$ W6 v) ^
        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)
9 n: d9 f; F! x! M- M: |; Q/ n8 P
  ~5 X6 \9 \3 J! R: q5 J        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)�工件性能影響不大的部位設(shè)置線切割的起始點,。
4 w/ h6 n0 K! h. L3 H) t2 T
7 V6 e; A/ T8 D8 G" p& {# X; K        2.3.2選擇合理的工藝參數(shù)
& w; B7 m3 C& B! K$ g        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,。

鐵血江湖

哈哈，這樣的帖子多好,，對新來的人有很多幫助的

liu656654

好

顏龍云

學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)了,，

李治平LZP

這樣的帖子多好，對新來的人有很多幫助的