模具加工路上的必修課——如何應對原材料上存在的缺陷?

2021-1-15 9:44:30

就模具加工工作而言,其工藝還是比較復雜的,而且工序也相對繁瑣,一般主要包括鍛造、粗加工、熱處理、磨削、電火花和線切割加工等等。正是因為模具加工工藝不簡單,所以在實際加工制造的過程中,總不免會出現一些質量缺陷問題。為避免二次返工,節省材料的浪費,提高生產效益,本章現針對模具在加工制造過程中因材料引起的常見缺陷及其預防措施進行深入分析和探討,希望能借此達到提高模具加工質量、延長模具使用壽命的目的。

 

模具加工中,傳統的預處理如鍛造正火、退火、球化退火和等溫退火等只能降低硬度便于切削加工


一般簡單小型的、壽命要求不高的模具選用高碳工具鋼,如T8A、T10A等;而對于復雜大型的、壽命要求較高的模具一般選用合金工具鋼如Cr12、Cr12MoV、CrWMn等。受制造工藝影響,我國的模具鋼往往存在各種各樣缺陷如疏松、縮管、翻皮、皮下氣泡、內裂等,以及帶狀碳化物偏析,如碳素工具鋼中的粗片狀珠光體加連續網狀滲碳體,以及合金工具鋼中嚴重的共晶碳化物偏析等。如果碳化物偏析嚴重,可能引起過熱、過燒、開裂、崩刃、塌陷、拉斷等早期失效現象。帶狀、網狀、大顆粒和大塊堆集的碳化物使制成的模具性能呈各向異性,橫向的強度低,塑性也差。在碳化物稀少處易回火過度,使硬度和強度降低,碳化物富集區往往因回火不足,脆性大,而導致模具鐓粗或斷裂。原始組織中碳化物的組織形態及分布不均勻,導致奧氏體成分的不均勻,這不但影響模具加工工藝,而且嚴重影響鋼材的機械性能,使鋼的強韌性大大降低,影響后續的模具加工工序,如出現明顯的淬火變形、裂紋等,同時造成模具的崩刃、拉毛等早期失效。因此有必要采取以下措施:

1.改善與優化材料的冶金質量。材料的冶金質量對模具壽命的影響極大,尤其是高碳高合金鋼,冶金缺陷往往是模具淬火開裂和模具早期損壞的主要根源。

2.制定合適的鍛造工藝,改善鋼的組織和性能。合理的鍛造可以消除或減輕冶金缺陷(如焊合氣孔),提高鋼的致密度,還可破碎大塊碳化物,使其細化,減小偏析,獲得均勻分布等。合金工具鋼如Cr12型鋼、Cr12MoV或CrWMn型鋼等,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。經鍛造后,能改善鋼材的共晶碳化物不均勻度,達到≤2級碳化物級別要求,提高其工藝性能和使用性能,延長模具使用壽命。

3.采用合理的預熱處理。模具加工中,傳統的預處理如鍛造正火、退火、球化退火和等溫退火等只能降低硬度便于切削加工,很難改善碳化物的分布或使帶狀、網狀碳化物得到減少和消除。如模具的淬火組織中存在這些不良的組織結構,將無法保障模具熱處理的組織要求。如采用快速球化退火預處理,即可得到分布均勻、球化程度高的粒狀碳化物。因此,應根據不同材料與模具的工作條件,分別施以較佳預處理工藝,以提高其使用壽命。

4.采用優良的模具材料。我國冷作模具鋼Cr12MoV中鉬和釩的含量較低,綜合性能差;CrWMn含碳量較高,容易產生嚴重的網狀碳化物,影響使用性能。日本、瑞典等開發了SHD11(D2)、XW~42(D2)、FT32(D)以及A2、01、W1等鋼種。D2鋼具有耐磨性和較高的韌性等好的綜合性能?!揪唧w可參考《你關心的,如何提高模具加工設備加工性能?》的相關內容】

 

要知道,模具材料的缺陷很有可能會引起后續加工(如磨削)過程中缺陷的產生,而磨削加工中的缺陷又很有可能引起零件開裂變形,因此,根據模具的不同要求來正確選擇相應的模具材料,對于保障模具加工質量具有十分重要的意義。


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