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機械社區(qū)
標題:
模具線切割加工變形和開裂原因分析與對策
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作者:
dgtp001
時間:
2012-5-7 09:38
標題:
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得到了廣泛的應用,,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注,,多年來,人們對線切割加工的變形和開裂認識不夠,,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。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,。
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1 產(chǎn)生變形及裂紋的主要因素
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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,。
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1.1 與零件的結構有關
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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雜程度、長寬比,、
型腔
與邊框的寬度比有關,。形狀越復雜,長寬比及型腔與邊框寬度比越大,,其模具變形量越大,。變形的規(guī)律是型腔中部癟入,凸模通常是翹曲,;
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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,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;
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3)圓筒形壁厚較簿零件,,若在內(nèi)壁進行切割,,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;
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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,。
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1.2 與熱加工工藝有關
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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;
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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,;
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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;
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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,。
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1.3 與機械加工工藝有關
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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,;
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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重,,甚至在切割中產(chǎn)生裂紋;
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3)對熱處理后的磨削零件,,無砂輪粒度,、進刀量、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,。
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1.4 與材料有關
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1)原材料存在嚴重的碳化物偏析;
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2)淬透性差,、易變形的材料,,如T10A、T8A等,。
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1.5 與線切割工藝有關
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1)線切割路徑選擇不當,,易產(chǎn)生變形;
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2)工件的夾壓方式不可靠,、夾壓點的選擇不當,,均易產(chǎn)生變形; 3)電規(guī)準選擇不當,,易產(chǎn)生裂紋,。
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2 防止變形和開裂的措施
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找到了變形和開裂的原因,即可對癥下藥采取相應的措施予以避免,,防止變形、開裂,。具體的措施可以從以下幾個方面入手:
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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)都要充分關注和重視,;
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1)嚴格檢查原材料化學成分、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)含量超標鋼材不宜選用,;
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2)盡量選用真空冶煉,、爐外精煉或電渣重熔鋼材;
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3)避免選用淬透性差,、易變形材料,;
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4)坯料應合理鍛造,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,;
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5)改進熱處理工藝,,采用真空加熱、保護氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火,、等溫淬火,;
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6)選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì);
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7)淬火鋼應及時回火,,盡量消除淬火內(nèi)應力,,降低脆性;
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8)用較長時間回火,,提高模具抗斷裂韌性值,;
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9)充分回火,得到穩(wěn)定組織性能,;
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10)多次回火使殘余奧氏體轉變充分和消除新的應力,;
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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),可消除二類回火脆性,;
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12)模具鋼化學處理之前進行擴散退火,、球化退火、調(diào)質(zhì)處理,,充分細化原始組織,。
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2.2 合理安排機械加工工藝
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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,,通常應取圖形到坯料邊距大于10mm,;
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2)凡較大的型腔或窄長而復雜的凸模,配制坯料時要改變傳統(tǒng)的實心板料習慣,。大框型腔,、窄長型腔等易變形零件,其中間部位應鏤空。這樣淬火時表里狀況得以改善,,溫差小,,產(chǎn)生的應力小,同時切割時切除的體積也就小,,應力達到平衡也就不至受破壞,;
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3)在模具使用允許的情況下,大框形型腔零件的清角處,,應適當增加工藝圓角R,,或在線切割之前將清角處鉆空,以緩解應力集中的現(xiàn)象,;
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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,使工件在切割時保持內(nèi)應力平衡且不被破壞,,以免從材料外切入引起開裂變形,。
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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)
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2.3.1該進切割方法
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1)改變一次切割到位的傳統(tǒng)習慣為粗,、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,。這種辦法常應用于形狀復雜而勢必產(chǎn)生變形的零件或要求精度較高、配合間隙較小的模具,;
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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,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,;
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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。一般應選擇較平坦,、已精加工或對工件性能影響不大的部位設置線切割的起始點。
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2.3.2選擇合理的工藝參數(shù)
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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,;
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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,,消除裂紋的產(chǎn)生,;
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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,,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
哈哈,這樣的帖子多好,,對新來的人有很多幫助的
作者:
liu656654
時間:
2012-5-7 20:17
好
作者:
顏龍云
時間:
2012-5-7 20:56
學習學習了,,
作者:
李治平LZP
時間:
2014-5-16 22:25
這樣的帖子多好,對新來的人有很多幫助的
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