模具零件在線切割加工中變形分析及解決對(duì)策

crose

anthony1989

學(xué)習(xí)下。

zhiweihao85

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yaoshenggang88

線切割是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲作電極,，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬,、切割成型,。變形原因無(wú)需下載,，這樣可供方便互學(xué),。
1 產(chǎn)生變形及裂紋的主要因素

在生產(chǎn)實(shí)踐中，作者經(jīng)過(guò)大量的實(shí)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),。
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1.1 與零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)
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: Y3 l( I% D' R: V. X1）凡窄長(zhǎng)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(zhǎng)寬比,、型腔與邊框的寬度比有關(guān)。形狀越復(fù)雜,，長(zhǎng)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),；
; b3 f; A, ~( {4 j0 [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(shí)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?jī)?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)

8 l4 L* G3 ~+ N5 _! P) c" s1）模具毛坯在鍛造時(shí)始鍛溫度過(guò)高或過(guò)低，終鍛溫度偏低的零件,；
2）終鍛溫度過(guò)高,，晶粒長(zhǎng)大，終鍛后冷卻速度過(guò)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(guò)5級(jí)的零件,；
/ j% E- b! M( X! u3 o5 `( q  h# q# S4）淬火加熱溫度過(guò)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(shí)回火和回火不充分的零件。

1.3 與機(jī)械加工工藝有關(guān)
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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；
2）凡坯料中無(wú)外形起點(diǎn)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,；
% E/ b- J  Q" P* k3）對(duì)熱處理后的磨削零件,，無(wú)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。

, m& P; w1 K# j1.4 與材料有關(guān)

1）原材料存在嚴(yán)重的碳化物偏析,；
) Z0 S' A$ P4 P2 R1 R5 z. @6 \) a7 t7 Z2）淬透性差,、易變形的材料，如T10A,、T8A等,。
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7 ?- U# d, l5 c  ~  Z4 T1.5 與線切割工藝有關(guān)

1 S3 f0 x; x9 T. W& ^5 W$ T1）線切割路徑選擇不當(dāng)，易產(chǎn)生變形,；
6 A4 P/ q2 h' ~) J1 {3 S4 p; k0 F2）工件的夾壓方式不可靠,、夾壓點(diǎn)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 F% ~0 W( n) R  \1 R* d& l8 Y2 防止變形和開裂的措施

找到了變形和開裂的原因,，即可對(duì)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(gè)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

7 M, w4 g5 ^  l8 C; h為了防止和減少變形、開裂,，對(duì)需要線切割加工的模具,，應(yīng)對(duì)材料的選擇、熱加工,、熱處理直到制成成品的各個(gè)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(duì)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,；
4 a( u7 J! }8 S2）盡量選用真空冶煉、爐外精煉或電渣重熔鋼材,；
6 p4 J. C! t  r& p3）避免選用淬透性差,、易變形材料；
) X- b) m" z1 I" h6 r$ v4）坯料應(yīng)合理鍛造,，遵守鐓粗,、拔長(zhǎng)、鍛壓比等鍛造守則,，原材料長(zhǎng)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(jí)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(shí)回火,，盡量消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性,；
8）用較長(zhǎng)時(shí)間回火,，提高模具抗斷裂韌性值；
4 n( y) m' J9 b9）充分回火,，得到穩(wěn)定組織性能,；
5 `% x! ^2 S: H3 |  t10）多次回火使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變充分和消除新的應(yīng)力；
: h' |* P" @4 r5 G/ S2 ?11）對(duì)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,；
8 v$ {) b$ A6 C) `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。

' ]9 n* g4 E) W. f8 q2.2 合理安排機(jī)械加工工藝

) i: Z; {4 D2 u! t, U4 o& `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(zhǎng)而復(fù)雜的凸模,，配制坯料時(shí)要改變傳統(tǒng)的實(shí)心板料習(xí)慣,。大框型腔、窄長(zhǎng)型腔等易變形零件，其中間部位應(yīng)鏤空,。這樣淬火時(shí)表里狀況得以改善,，溫差小，產(chǎn)生的應(yīng)力小,，同時(shí)切割時(shí)切除的體積也就小,，應(yīng)力達(dá)到平衡也就不至受破壞；
9 `7 s* R. O$ w" s2 D" k  V+ N3）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(duì)凸模零件，在淬火之前應(yīng)在凸塊坯料中鉆外形起點(diǎn)的穿絲孔,，使工件在切割時(shí)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。
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9 w: e( T% _' F  o" w- J2.3 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
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. e5 s& p+ q5 ^$ h1）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(shí)及時(shí)地被修正,。一般精切割時(shí)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(shì)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,；
; {5 Y; Q! N" U' H" S% y$ _* w2）改變兩點(diǎn)夾壓的習(xí)慣為單點(diǎn)夾壓，以便切割過(guò)程中的變形能自由伸張,，防止兩點(diǎn)夾壓對(duì)變形的干涉,，但要注意，單點(diǎn)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(duì)成型部分的影響；
; X2 F# a, ?/ c" g3）對(duì)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(diǎn),、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(diǎn)。
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2.3.2選擇合理的工藝參數(shù)
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( v. [5 K: O4 b2 X0 X1）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(guò)熱而產(chǎn)生變形,；
2）有效地進(jìn)行逐個(gè)脈沖檢測(cè),，控制好集中放電脈沖串的長(zhǎng)度，也可解決局部過(guò)熱問題,，消除裂紋的產(chǎn)生,；
) ~4 O2 p7 s2 H0 C4 p  F; }' U1 w3）脈沖能量對(duì)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(shí),，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。

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Blue.Zg

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