提高線切割模具壽命的方法
2013-4-6 來源： 作者：
提高線切割模具（jù）壽（shòu）命的方法
1 引（yǐn）言
目前（qián）電（diàn）火花線切割機已被廣泛應用（yòng）於模具加工。由於（yú）線切割機床加工一般都是在熱處理後進（jìn）行，從而避免了熱處理變（biàn）形、表麵脫碳等弊（bì）病。有很多模具製造（zào）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（zhuāng）配（pèi）使用，結果經常出現崩刃、折斷（duàn）、碎裂現象（xiàng），即使不出現上述現象，衝模的刃磨壽命也不長。
本文就線切（qiē）割後模塊表麵（miàn）的應力狀態及消（xiāo）除應力、提高其表麵質量的方法，作初步探討。
2 線切割後零件表（biǎo）麵的應力狀態
目前，很多模具都（dōu）采用快走絲線割機加工，線切（qiē）割後的工件表麵粗糙度Ra≥2.5μm，硬度分布和內應力狀態都很差。
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，致使切割麵表層硬度僅20HRC左右，而內部淬火層（céng）硬度卻高（gāo）達70HRC以上，其後為熱（rè）影響區，再後（hòu）才是原硬度區。尤為嚴重（chóng）的是（shì）原材料內部因為淬火呈拉應（yīng）力狀態，線切割所產生的熱應力（lì）也是拉應力（lì），兩種（zhǒng）應（yīng）力疊加的（de）結果很容易達到材料（liào）的強度極限而產生微裂紋，從而大大縮短衝模壽命，因此線（xiàn）切割（gē）不能作為凸模、凹模的最終加工工序。從圖1可以看出，CrWMn材料線切割後切口斷麵硬度分（fèn）布及回火、時效後的硬度變化情況。
3 消除線切割產生應力的措施
3.1 研磨去掉白（bái）層
目前（qián），多數模具加工單位是在（zài）線切割後，用（yòng）研磨的辦（bàn）法去掉表層20HRC的灰白層(即白層) 後便（biàn）進行裝配使用（yòng）。這樣（yàng）做雖然可以去掉硬度低的白層，但沒有改變線切割造成（chéng）的應力區（qū）的應力狀態，即使增大（dà）線切割（gē）後的研磨餘（yú）量，但因（yīn）高硬層硬度高(達（dá）70HRC) ，研磨困難，過大的研磨量容易破壞零件幾何形狀。故線切割（gē）產生的（de）高硬度層並不能提高衝模（mó）壽（shòu）命，因為其脆性大是產生裂紋、崩刃的根本原因。
3.2 回火（huǒ）處理
在線切割後，研磨去零件表麵的白（bái）層（céng），再在160℃～180℃回火2h ， 則白（bái）層下麵（miàn）的高硬（yìng）層（céng）可降低5HRC～6HRC，線切割產生的熱應力亦有所下降，從而提高了衝模（mó）的韌性，延長（zhǎng）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。
3.3 磨削加工
線切割後磨削加工，可去掉低硬度的白層和高硬層，提高（gāo）衝模壽命。因為磨削時產生的熱應力也是拉應力，與（yǔ）線切割產生（shēng）的熱（rè）應力疊加，無疑也會加劇衝模損壞。若在磨削（xuē）後，再（zài）進行低溫時（shí）效處理，則（zé）可消除應力影（yǐng）響（xiǎng），顯著提高衝模韌性（xìng），使衝模壽命提高。因為幾何形狀複雜（zá）的衝模大（dà）多數是采（cǎi）用線切（qiē）割加（jiā）工，所以磨削形狀複雜的衝（chōng）模必（bì）須采用價（jià）格昂貴的坐標磨床和光（guāng）學（xué）曲線磨床，而這兩種設備（bèi）一般廠（chǎng）家都（dōu）不（bú）具（jù）備， 故推廣困難（nán）。
3.4 噴丸處理後再低溫（wēn）回火
噴丸處理可使線切割切口的殘餘奧氏體轉變為馬氏體，提高（gāo）衝（chōng）模的（de）強度和硬（yìng）度，使表麵層應力狀態發生變化，拉應力降低，甚（shèn）至變（biàn）為壓應力狀態，使裂紋萌生（shēng）和擴展困難，再結合低（dī）溫回火，消除淬火（huǒ）層內拉應力，可使衝模壽命提高（gāo）10～20倍。
噴（pēn）丸處理受設備條件和衝模零件（jiàn）形狀(內（nèi）表麵) 限（xiàn）製，難（nán）以普遍應用。
3.5 研磨後再低溫時（shí）效處理
線切割表麵經研（yán）磨後，高硬層已基本去掉，再（zài）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。這樣可（kě）消除（chú）淬火層內部拉應力（lì），而硬度降低甚微(後者硬度降低稍大)，卻大大提高（gāo）了韌性，降（jiàng）低了脆（cuì）性（xìng），衝模壽命可提高2倍以上。這一方法簡便易行（háng），效（xiào）果十分明顯，易於推廣。
冷鐓模和（hé）冷擠模在壓製若幹零件之後，模具內（nèi）部的應力已經積聚很高，亦可用（yòng）此方法消（xiāo）除應力，提高（gāo）韌性，使壽（shòu）命提高。
4 應用舉例（lì）
某單位（wèi）曾用（yòng）材料為CrWMn的衝模，線切割後分別做如下試驗，其壽（shòu）命差異非常大。
(1) 直接用於衝裁，刃磨（mó）壽命10742次。
(2) 160℃回火2h，刃磨壽命11180次。
(3) 研磨（mó）去白層，刃磨壽命僅4860次。
(4) 研磨去白層，160℃×2h回火，刃磨壽命為7450次（cì）。
(5) 磨削，刃磨壽（shòu）命28743次。
(6) 噴丸後經160℃×2h回火， 刃磨壽命達到220000次。
用（yòng）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（mó），直接壓製，壽命僅數十件（jiàn）就斷裂（liè）。
若經線切割後研磨，再進行160℃～180℃×2h回火，壽命達數百件，依然斷裂。
采用（yòng）線切割後研磨，再進行120℃～150℃×6～10h低溫時效處（chù）理， 壽命超過（guò）3000件，目前仍（réng）在使（shǐ）用。
5 有關研磨問題
從（cóng）圖3 中可以看出凸、凹（āo）模的磨損是沿側麵（miàn）(線切割表麵) 和端麵(刃磨表麵) 兩個方向同時（shí）發生的，前者磨損略大於後者。凸、凹模（mó）表（biǎo）麵粗糙度值越低，耐疲勞強（qiáng）度越（yuè）高，粗（cū）糙度值每降低1級（jí），壽命可提高1倍。因此， 研（yán）磨凸、凹模時（shí），必（bì）須兩者兼顧。
有人曾做過這樣的實驗，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（miàn）、磨削端麵， 另一組（zǔ）則是研磨（mó）側麵、端麵磨削後再（zài）研磨， 實驗結果，後者的壽（shòu）命竟（jìng）比前者高出近1倍。
上述實驗（yàn）結果不難理（lǐ）解，因為板料在衝裁時，隨著（zhe）凸模（mó）進入板料深度（dù）的增加，材料向凸、凹模刃口流動，直到凸模刃口和凹模刃口之間產生（shēng）的裂（liè）紋重合時為止。在材料流動時，凸、凹模端麵產生很大的摩擦力，摩擦（cā）力大小在很大（dà）程（chéng）度上取決於凸、凹模端麵粗糙度的高低，因此，研磨凸、凹模端（duān）麵有利於提（tí）高衝模壽（shòu）命，特別是形狀（zhuàng）複雜而（ér）精度（dù）要求高的中小型衝模。
6 結束（shù）語
凸、凹模在（zài）線切割後的（de）加工方法，對衝（chōng）模的壽命影響極大。如何消除線切（qiē）割加工產生的脆性（xìng），提高韌性，最佳方法是噴丸（wán）+ 低溫回火，其次是磨削後+ 研磨+ 低溫（wēn）回火，再次是研磨+ 低溫時效處理，各單位可根據自己的具體情況選擇。
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡（huān）迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡（huān）迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更（gèng）多相關信息
業界視點
| 更多
行業數據
| 更多（duō）
- 2024年11月 金屬切削機（jī）床產量數（shù）據
- 2024年11月 分地區金屬切削機床產量數據
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年11月 基本型乘用車（轎車）產量（liàng）數據
- 2024年11月 新能（néng）源汽車產量數據
- 2024年11月 新能（néng）源汽車銷量情況
- 2024年10月 新能源汽車產量數據
- 2024年10月 軸承（chéng）出（chū）口情（qíng）況
- 2024年10月 分地區金（jīn）屬切削機（jī）床產量（liàng）數（shù）據
- 2024年10月 金屬切削機床產量數據
- 2024年9月 新能源汽車銷量（liàng）情況（kuàng）
- 2024年8月 新能源汽（qì）車產（chǎn）量數據
- 2028年8月 基（jī）本型乘用車（chē）（轎車）產量（liàng）數（shù）據
博文選萃
| 更（gèng）多