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模具制造過程中的缺陷及防止措施是什么?
為了提高模具的使用性能,很多廠商都會對其模具進行適當加工,模具加工指的是成型和制坯工具的磨削加工,此外還包括剪切模和模切模具,但是在很多情況下,生產鋼模具不可忽視小細節,在生產好的模具鋼上,我們時常會看到模具表面有痕,這種現象就是屬于模具加工缺陷而導致的,那如何能減少模具加工產生各種缺陷呢?其以下七大措施可建設模具加工缺陷。
1、合理的鋼鍛造工藝
高碳、高合金鋼等廣泛用于制造模具。但這類鋼不同程度的存在成分偏析、碳化物粗大不均勻、組織不均勻等缺陷。選用高碳、高合金鋼制造模具,必須采用合理的鍛造工藝來成形模塊毛坯,這樣一方面可使鋼材達到模塊毛坯的尺寸和規格,一方面可改善鋼的組織和性能。
另外高碳、高合金的模具鋼導熱性較差,加熱速度不能太快,且加熱要均勻,在鍛造溫度范圍內,應采用合理的鍛造比。
2、將熱處理后的淬火應力降低到最低限度
因為淬火應力、網狀碳化組織在磨削力的作用下,組織產生相變極易使工件產生裂紋。對于高精度模具為了消除磨削的殘余應力,在磨削后應進行低溫時效處理以提高韌性。
3、合理使用冷卻潤滑液
發揮冷卻、洗滌、潤滑的三大作用,保持冷卻潤滑清潔,從而控制磨削熱在允許范圍內,以防止工件熱變形。改善磨削時的冷卻條件,如采用浸油砂輪或內冷卻砂輪等措施。將切削液引入砂輪的中心,切削液可直接進入磨削區,發揮有效的冷卻作用,防止工件表面燒傷。
4、消除磨削應力
也可將模具在260~315℃鹽浴中浸1.5 min,然后在30℃油中冷卻,這樣硬度可下降1HRC,殘留應力降低40%~65%。
5、恒溫磨削
對于尺寸公差在0.01 mm以內的精密模具的精密磨削要注意環境溫度的影響,要求恒溫磨削。由計算可知,300mm長的鋼件,溫差3℃時,材料有10.8μm左右的變化,(10.8=1.2×3×3,每100mm變形量1.2μm/℃),各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響。
6、采用電解磨削加工
改善模具制造精度和表面質量。電解磨削時,砂輪刮除氧化膜:而不是磨削金屬,因而磨削力小,磨削熱也小,不會產生磨削毛刺、裂紋、燒傷等現象,一般表面粗糙度可優于Ra0.16μm;另外,砂輪的磨損置小,如磨削硬質合金,碳化硅砂輪磨損量大約為磨削掉的硬質合金重量的400%~600%,用電解磨削時,砂輪的磨損量只有硬質合金磨除量的50%~100%。
7、合理選擇磨削用量
采用徑向進給量較小的精磨方法甚至精細磨削。如適當減少徑向進給量及砂輪速度、增大軸向進給量,使砂輪與工件接觸面積減少,散熱條件得到改善,從而有效地控制表層溫度的提高。
8、合理選擇和修整砂輪
采用白剛玉的砂輪較好,它的性能硬而脆,且易產生新的切削刃,因此切削力小,磨削熱較小,在粒度上使用中等粒度,如46~60目較好,在砂輪硬度上采用中軟和軟(ZR1、ZR2和R1、R2),即粗粒度、低硬度的砂輪,自勵性好可降低切削熱。 精磨時選擇適當的砂輪十分重要,針對模具鋼材的高釩高鉬狀況,選用GD單晶剛玉砂輪比較適合,當加工硬質合金、淬火硬度高的材料時,優先采用有機粘結劑的金剛石砂輪,有機粘結劑砂輪自磨性好,磨出的工件粗糙度可達Ra0.2μm,近年來,隨著新材料的應用,CBN(立方氮化硼)砂輪顯示出十分好的加工效果,在數控成型磨床、坐標磨床、CNC內外圓磨床上精加工,效果優于其它種類砂輪。在磨削加工中,要注意及時修整砂輪,保持砂輪的銳利,當砂輪鈍化后,會在工件表面滑擦、擠壓,造成工件表面燒傷,強度降低。
2切削加工工藝
模具的切削加工應嚴格保證尺寸過渡處的圓角半徑,圓弧與直線相接處應光滑。如果模具的切削加工質量較差,就可能在以下3個方面造成模具損壞。
(1)由于切削加工不恰當,造成的尖銳轉角或圓角半徑過小,會導致模具在工作時產生嚴重的應力集中。
(2)切削加工后的表面太粗糙,就有可能存在刀痕、裂口、切口等缺陷,它們既是應力集中點,又是裂紋、疲芳裂紋或熱疲勞裂紋的萌生地。
(3)切削加工沒能完全、均勻地切除模具毛壞在軋制或鍛造時產生的脫碳層,就可能在模具熱處理時產生不均勻的硬化層,導致耐磨性下降。
9、磨削加工工藝
模具在淬火、回火后一般要進行磨削加工,以降低表面粗糙度值。由于磨削速度過大、砂輪粒度過細或冷卻條件較差等因素的影響,引起的模具表層局部過熱,造成局部顯微組織變化,或引起表面軟化,硬度降低,或產生較高的殘余拉應力等現象,都會降低模具的使用壽命選擇適當的磨削工藝參數減少局部發熱,磨削后在可能的條件下進行去應力處理,就可有效地防止磨削裂紋的產生。
防止磨削過熱和磨削裂紋的措施較多,例如:采用切削力強的粗顆粒砂輪或粘結性較差的砂輪,減少模具的磨削進給量;選用合適的冷卻劑;磨削加工后250一300℃的回火消除磨削應力等。
10、電火花加工要點
應用電火花工藝加工模具時,放電區的電流密度很大,產生大量的熱,模具被加工區域的溫度高達10000℃左右,由于溫度高,熱影響區的金相組織必將發生變化,模具表層由于高溫而發生熔化,然后急冷,很快凝固,形成再凝固層。
在顯微鏡下可看到,再凝固層呈白亮色,內部有較多顯微裂紋。為了延長模具壽命可以采用以下措施:調整電火花加工參數用電解法或機械研磨法研磨電火花加工后的表面,除去異常層中的白亮層,尤其是要除去顯微裂紋.在電火花加工后安排一次低溫回火,使異常層穩定化,阻止顯微裂紋擴展。
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