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進步衝模壽命的有效方法先容

浏览次数:838日期:2019-11-26
 1引言

  目前電火花線切割機已被廣泛利用於模具加工。由於線切割機床加工一般都是在熱處理後進行,從而避免了熱處理變形、表麵脫碳等弊病 。有很多模具製造單位,往往是線切割後,稍加研磨就裝配使用。還有的不經研磨就直接裝配使用,結果經常出現崩刃、折斷、碎裂現象,即使不出現上述現象,衝模的刃磨壽命也不長。

  本文就線切割後模塊表麵的應力狀況及消除應力、進步其表麵質量的方法,作初步探討 。

  2線切割後零件表麵的應力狀況

  目前,很多模具都采用快走絲線割機加工,線切割後的工件表麵粗糙度Ra≥2. 5μm,硬度分布和內應力狀況都很差。

  線切割機加工時,放電區電流密度高達10000A/ mm2 ,溫度高達10000~12000℃,加注的介質液急劇冷卻,導致切割麵表層硬度僅20HRC擺布,而內部淬火層硬度卻高達70HRC以上,其後為熱影響區,再後才是原硬度區。尤其嚴重的是原材料內部由於淬火呈拉應力狀況,線切割所產生的熱應力也是拉應力,兩種應力疊加的結果很輕易達到材料的強度極限而產生微裂紋,從而大大縮短衝模壽命,是以線切割不能作為凸模、凹模的終究加工工序。從圖1可以看出,CrWMn材料線切割後切口斷麵硬度分布及回火、時效後的硬度變化情況。

  此主題相關圖片如下:

  3消除線切割產生應力的措施311研磨往掉白層

  目前,多數模具加工單位是在線切割後,用研磨的辦法往掉表層20HRC的灰白層(即白層)後便進行裝配使用。如許做固然可以往掉硬度低的白層,但沒有改變線切割釀成的應力區的應力狀況,即使增大線切割後的研磨餘量,但因高硬層硬度高(達70HRC) ,研磨困難,過大的研磨量輕易破壞零件幾何外形。故線切割產生的高硬度層並不能進步衝模壽命,由於其脆性大是產生裂紋、崩刃的根本啟事。312回火處理

  在線切割後,研磨往零件表麵的白層,再在160~180℃回火2h ,則白層下麵的高硬層可降低5~6HRC ,線切割產生的熱應力亦有所下降,從而進步了衝模的韌性,延長了使用壽命。但是由於回火時間短,熱應力消除不徹底,衝模壽命並不十分理想。313磨削加工

  線切割後磨削加工,可往掉低硬度的白層和高硬層,進步衝模壽命。由於磨削時產生的熱應力也是拉應力,與線切割產生的熱應力疊加,無疑也會加劇衝模損壞。若在磨削後,再進行低溫時效處理,則可消除應力影響,明顯進步衝模韌性,使衝模壽命進步。由於幾何外形複雜的衝模大多數是采用線切割加工,所以磨削外形複雜的衝模必須采用價格昂貴的坐標磨床和光學曲線磨床,而這兩種設備一般廠家都不具備,故推廣困難。314噴丸處理後再低溫回火

  噴丸處理可使線切割切口的殘餘奧氏體改變為馬氏體,進步衝模的強度和硬度,使表麵層應力狀況發生變化,拉應力降低,甚至變為壓應力狀況,使裂紋萌生和擴展困難,再結合低溫回火,消除淬火層內拉應力,可使衝模壽命進步10~20倍。

  噴丸處理受設備條件和衝模零件外形(內表麵)限製,難以普遍利用。315研磨後再低溫時效處理

  線切割表麵經研磨後,高硬層已基本往掉,再進行120~150℃×5~10h低溫時效處理(亦稱低溫回火處理) ,亦可經過160~180℃×4~6h低溫回火處理。如許可消除淬火層內部拉應力,而硬度降低甚微(後者硬度降低稍大) ,卻大大進步了韌性,降低了脆性,衝模壽命可進步2倍以上。這一方法簡便易行,效果十分明顯,易於推廣。

  冷鐓模和冷擠模在壓製若幹零件以後,模具內部的應力已積聚很高,亦可用此方法消除應力,進步韌性,使壽命進步。

  4利用舉例

  莫單位曾用材料為CrWMn的衝模,線切割後分別做如下試驗,其壽命差異非常大。

  (1)直接用於衝裁,刃磨壽命10742次。

  (2) 160℃回火2h ,刃磨壽命11180次。

  (3)研磨往白層,刃磨壽命僅4860次。

  (4)研磨往白層,160℃×2h回火,刃磨壽命為7450次。

  (5)磨削,刃磨壽命28743次。

  (6)噴丸後經160℃×2h回火,刃磨壽命達到220000次。

  用Cr12材料加工鐓台模(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,線切割後,經鉗工研磨,直接壓製,壽命僅數十件就斷裂。

  若經線切割後研磨,再進行160~180℃×2h回火,壽命達數百件,仍然斷裂。

  采用線切割後研磨,再進行120~150℃×6~10h低溫時效處理,壽命超過3000件,目前仍在使用 。

  5有關研磨題目

  從圖3中可以看出凸、凹模的磨損是沿側麵(線切割表麵)和端麵(刃磨表麵)兩個方向同時發生的,前者磨損略大於後者。凸、凹模表麵粗糙度值越低,耐疲憊強度越高,粗糙度值每降低1級,壽命可進步1倍。是以,研磨凸、凹模時,必須兩者兼顧。

  有人曾做過如許的實驗,把兩組結構完全相同的凸、凹模,用來衝製同一材料。其中一組隻研磨凸、凹模側麵、磨削端麵,另一組則是研磨側麵、端麵磨削後再研磨,實驗結果,後者的壽命竟比前者高出近1倍。

  上述實驗結果不難理解,由於板料在衝裁時,隨著凸模進進板料深度的增加,材料向凸、凹模刃口活動,直到凸模刃口和凹模刃口之間產生的裂紋重合時為止。在材料活動時,凸、凹模端麵產生很大的摩擦力,摩擦力大小在很大程度上取決於凸、凹模端麵粗糙度的高低,是以,研磨凸、凹模端麵有益於進步衝模壽命,特別是外形複雜而精度要求高的中小型衝模。

  6結束語

  凸、凹模在線切割後的加工方法,對衝模的壽命影響極大。如何消除線切割加工產生的脆性,進步韌性,最好方法是噴丸+低溫回火,其次是磨削後+研磨+低溫回火,再次是研磨+低溫時效處理,各單位可根據本身的具體情況選擇。