蔣光玉 王寶泉

摘要:數(shù)控線切割在生產(chǎn)由于生產(chǎn)對(duì)象不同,經(jīng)常出現(xiàn)各種開(kāi)裂缺陷。本文在分析生產(chǎn)過(guò)程中暴露出來(lái)的各種開(kāi)裂原因,并針對(duì)不同開(kāi)裂原因提出了針對(duì)性的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞:內(nèi)孔型腔切割碳素工具鋼硬度

中圖分類(lèi)號(hào):TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)04(c)-0105-01

剪切沖裁模一般采用淬火后磨削加工上、下兩平面,然后采用數(shù)控線切割的方法加工復(fù)雜形狀內(nèi)孔。材料一般為碳素工具鋼如:T7、T8或中低合金工具鋼等,硬度要求為58HRC～62HRC。在實(shí)際生成中,發(fā)現(xiàn)采用數(shù)控線切割加工扇形腔時(shí)凹模經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)裂的情況,造成大量廢品的產(chǎn)生,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度和產(chǎn)品質(zhì)量。下面,對(duì)數(shù)控線切割開(kāi)裂原因進(jìn)行分析并提出一些改進(jìn)措施。

1造成工件開(kāi)裂的原因分析

1.1 切割厚度較大

淬火時(shí),中間部位難以淬透,因而產(chǎn)生塑性收縮,熱應(yīng)力和組織應(yīng)力殘留在鋼的內(nèi)部。當(dāng)數(shù)控線切割時(shí),應(yīng)力平衡被破壞,內(nèi)部應(yīng)力釋放時(shí),釋放內(nèi)部壓力是更大的比強(qiáng)度的材料,工件開(kāi)裂,造成裂縫。

1.2 預(yù)先沒(méi)有開(kāi)腔

造成淬火時(shí)表里溫差較大,內(nèi)應(yīng)力分布不均勻。在數(shù)控線切割,切割力和切削作用使熱處理后工件應(yīng)力平衡被破壞,應(yīng)力分布,局部應(yīng)力集中,當(dāng)超過(guò)材料的抗拉強(qiáng)度,切割部位將裂紋。

1.3 材料組織成分不均勻

由于材料組成的非均勻損傷材料基體組織的連續(xù)性,形成應(yīng)力分布不均勻,導(dǎo)致部分組成部分的應(yīng)力集中,數(shù)控線切割進(jìn)一步增加這些區(qū)域的應(yīng)力集中,造成應(yīng)力集中區(qū)開(kāi)裂。

1.4 材料淬透性差及回火溫度和次數(shù)難以消除殘余應(yīng)力影響

因?yàn)榇慊鸩牧洗嬖谳^大的殘余應(yīng)力,以確保模具淬火后的硬度,需160低溫回火,回火頻率為第一時(shí)間。作為一個(gè)結(jié)果,回火溫度較低,很難大幅度消除零件淬火殘余應(yīng)力,加上零件淬火后硬度,脆性大,易造成數(shù)控線切割裂紋。

1.5 加工工藝的影響

由于工藝參數(shù),如輪選擇不當(dāng),容易導(dǎo)致磨死平面產(chǎn)生大量非常小的磨削裂紋。而磨削裂紋的裂紋方向一般炸裂,與磨削方向垂直,容易在數(shù)控線切割時(shí),裂紋擴(kuò)展,造成數(shù)控線切割開(kāi)裂。

2改進(jìn)措施

2.1 制定合理的工件硬度

需求的滿足工件的使用情況,應(yīng)適當(dāng)減少工件硬度要求。在實(shí)際生成中發(fā)現(xiàn),硬度大于60HRC工件,數(shù)控線切割裂紋的概率是很高的,和硬度是等于或小于54HRC～58HRC工件,數(shù)控線切割是很少的裂縫。因此,在滿足工件的前提下,合理的硬度要求,可以在熱處理過(guò)程中,通過(guò)采取相應(yīng)措施,有效地降低淬火后工件的應(yīng)力,防止數(shù)控線切割裂紋。根據(jù)模具的使用,可減少到59HRC～61HRC硬度要求。

2.2 改進(jìn)模具材料

將模具材料由T8改為Crl2MoV鍛件。熱處理鍛造,能保證碳化物小而圓的均勻分布,使鋼纖維組織的連續(xù)性,它能有效的避免碳化物析出嚴(yán)重分割,從而提高工件的抗拉強(qiáng)度。

2.3 淬火前預(yù)先開(kāi)腔

淬火可以改善現(xiàn)有的工件內(nèi)外溫差,冷卻,使切割網(wǎng)站有足夠的硬度,硬化層加深,改變內(nèi)部應(yīng)力分布,從而有效地防止切割縫。

2.4 改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

避免尖銳,腔每個(gè)邊緣連接部分可以不使用矩形過(guò)渡,這種結(jié)構(gòu)容易形成的尖角應(yīng)力集中,容易導(dǎo)致數(shù)控線切割的形式開(kāi)裂。應(yīng)使用圓滑弧形過(guò)渡,從而消除熱處理應(yīng)力集中現(xiàn)象,消除了潛在的裂紋,預(yù)防數(shù)控切割裂紋。

2.5 選擇合適的引絲工藝孔位置

雖然淬火前已預(yù)先開(kāi)腔并有一個(gè)圓角過(guò)渡,但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的數(shù)控線切割,只要沒(méi)有起點(diǎn)穿線孔,數(shù)控線切割,基本上會(huì)發(fā)生一定的變形,變形的大小與回火,腔腔形狀復(fù)雜,在空白位置相對(duì),模具的厚度是不同的。為防止變形,在開(kāi)放的左內(nèi)一個(gè)半圓形結(jié)構(gòu),具體大小不影響最后輪廓適合切割。

2.6 精選材料

在原材料進(jìn)廠,到空白的組織成分分析和考核,確保原材料組織合格。如果有嚴(yán)重的碳化物析出和雜質(zhì)超標(biāo)的情況下,應(yīng)及時(shí)更換的材料,或以鍛造和熱處理工藝,碳化物分布,晶粒細(xì)化。

2.7 改進(jìn)熱處理工藝

凹模進(jìn)行淬火處理時(shí),在保證所需硬度要求的前提下,應(yīng)選擇合適的淬火溫度。淬火后應(yīng)及時(shí)對(duì)凹模進(jìn)行回火處理,一般情況下,當(dāng)凹?？梢栽谝粋€(gè)較高溫度回火,并可以得到同樣硬度時(shí),那么選用較高的溫度回火更好,這樣既可以改善韌性,又可有效防止裂紋。

2.8 改進(jìn)加工工藝

磨削兩平面時(shí),為了減少磨削裂紋,一是確保充分的鍛煉,兩只砂輪也不難。磨削可以選擇單晶剛玉砂輪,飼料量不能太大,磨削過(guò)程中冷卻的完整,以避免過(guò)多的內(nèi)部壓力和裂縫。數(shù)控線切割為合理選用數(shù)控線切割工藝參數(shù),在一定的生產(chǎn)效率的前提下,盡可能采用低電流,低切削速度,寬度小,它可以有效地降低數(shù)控線切割時(shí)的應(yīng)力,防止裂紋的產(chǎn)生。

2.9 采用合理的數(shù)控線切割加工工藝

采用預(yù)加工加工技術(shù)。在數(shù)控線切割,去除大部分的加工余量,使工件內(nèi)部的應(yīng)力釋放,將殘余變形的粗加工階段,然后數(shù)控線切割機(jī)床。由于切削余量較小,變形性質(zhì)也變小了。沖頭可以是外部的輪廓從空白一致開(kāi)噴射槽,方便對(duì)稱均勻分散應(yīng)力釋放。底層部分的凹槽與凸模輪廓線的距離要小而均勻,通常為0.5mm～2mm。除去大部分孔材料,然后切割和成型。合理確定穿線孔的位置和數(shù)量。切割沖床班級(jí)規(guī)模,應(yīng)淬火前模具制作穿線孔,孔徑為3mm～10mm,是淬火從模坯內(nèi)部的封閉切割。和特殊形狀的工件,如果只采用螺紋孔加工,殘余應(yīng)力可切割沿一方向釋放,導(dǎo)致工件變形,穿線孔處理可以解決這個(gè)問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō),合理的路線應(yīng)該是工件夾緊部分分離的切割段安排在切割過(guò)程結(jié)束,并盡可能地關(guān)閉切割。

總之,凸、凹模的數(shù)控線切割變形和開(kāi)裂的因素很多,在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況制定最佳的技術(shù)解決方案,使用的是正確的技術(shù),嚴(yán)格的工藝,可以有效地防止凸,凹模線切割加工變形和開(kāi)裂。

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