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线切割加工中模具表面变质层

电火花线切割加工模具已在模具制作中得到广泛利用。然而,线切割加工时也会对模具表面造成某些负面影响,在线切割的瞬时高温柔工作液的快速冷却作用下,模具表面经线切割后会形成变质层,使表面硬度降落,并产生显微裂纹等弊病,严重影响模具的制作质量和应用寿命,应引起足够器重。

  一变质层的形成

  电火花线切割是利用瞬间放电能量的热效应,使工件材料融化、蒸发达到尺寸请求的加工方法。由于线切割的工作液多采用具有介电作用的液体,因此在加工过程中还伴有必定的电解作用。切割时的热效应和电解作用,通常使加工表面产生必定厚度的变质层,如表层硬度下降,呈现显微裂纹等,致使线切割加工的模具易产生早期磨损,直接影响模具冲裁间隙的保持以及模具刃口轻易崩刃,缩短了模具的应用寿命。

  对于碳钢来说,工件表面的融化层(变质层由融化凝固层与热影响层组成)在金相照片上浮现白色,有成为白层。它与基体金属完整不同,是一种树枝状的淬火铸造组织,与内层的联合也不甚坚固。它重要由马氏体、大批晶粒极细的残余奥氏体和某些碳化物组成。

  二变质层的影响因素

  1、工件材料的金相组织及元素成份由于电火花的放电作用,使工件材料表面层的金相组织产生了明显的变更,形成不持续的。厚度不均匀的变质层。它与工件材料、电极丝材料、脉冲电源和工作液等到参数有关。经金相组织分析,变质层中残留了大奥氏体。在应用钼丝电极丝和含碳工作液时,经光谱分析和电子探针检测,在变质层内,钼和碳元素的含量大幅度增加;而应用铜丝电极丝和往离子水的工作液时,发明变质层内铜元素含量增加,而无渗碳现象。

  2、变质层的厚度通常,变质层的厚度随脉冲能量的增大而变厚。因电火花放电过程的随机性,在雷同的加工条件下,变质层的厚度往往是不均匀的,从有关试件所测得的变质层厚度的数据表明,线切割电规准对变质层厚度有明显的影响。例如:电极丝为黄铜丝,低速走丝(0.6m/s)加工电压60V,电流5.5A,变质层厚度最大值为20.0μm,均匀增为13.8μm。

  3、显微硬度明显降落,并呈现显微裂纹由于变质层金相组织和元素含量的变更,使工件表面的显微硬度明显降落。例如在往离子水中进行缁鸹ㄏ咔懈罴庸ず螅?ぜ?砻嬗捕戎涤上咔懈钋暗?70HV降落到线切割加工后的670HV,通常在距表面十几微米的深度内呈现了线切割的软化层。同时,表面变质层一般存在拉应力,会呈现显微裂纹。尤其是切割硬质合金时,在惯例的电规准参数条件下,更轻易呈现裂纹,并存在空洞。迫害极大。

  三显微裂纹的形成机理与预防措施

  线切割是利用放电热效应进行加工的,模具材料表面因放电产生高温而融化,然后急冷产生变质层,变质层上常呈现较多的显微裂纹,这种显微裂纹大多是由于金属从融化状态忽然急冷凝固,材料压缩产生拉伸热应力所造成的。 不同的工件材料对裂纹的第三性也不同,硬脆材料轻易产生裂纹。工件预先热处理状态对裂纹的产生也有较大影响,加工淬火材料比加工淬火后为或退火材料材料轻易产生裂纹,由于淬火材料硬脆,原始应力也较大。

  为防止模具表面产生显微裂纹,应对钢材热加工(铸、锻)、热处理直到制成模具的各个环节都要充分关注和器重,并采用相应的措施。①在线切割加工前的热处理,应不免材料过热、渗碳、脱碳等现象;②线切割时应优化电规准:1)采用高峰值窄脉冲电参数,使工件材料以气相抛出,气化热大大高于融化热,以带走大部分热量,避免工件表面过热;2)有效地进行逐个脉冲检测,把持好集中放电脉冲串的长度,也可解决局部过热标题,打消显微裂纹的产生;3)脉冲能量对显微裂纹的影响极其明显,能量越大,显微裂纹则越宽越深;脉冲能量很小时,例如采用精加工电规准,表面粗糙度值小于Ra1.25μm,一般不易呈现显微裂纹;③工作液中的电蚀产物(如液渣等)常会导致集中放电,形成显微裂纹。

  此外,在线切割加工中心,为了预防裂纹和变形,加工条件也应慎重选择,尤其是对于那些大型、厚壁、外形复杂、厚度不均匀的模具零件,宜采用多次切割法,这是减少和往除表面缺点的一种非常有效的方法。以及应选择叫平坦,易精加工或对工件性能影响不大的部位设置线切割的起始点,这也很重要。对于有些请求高的模具,可采用多种有效措施,在线切割加工后把表面变质层抛除、研磨掉,提高零件的表面质量。

  四结语

  优化线切割加工的工艺计划,选择公平的工艺参数,以防止模具表面产生过热的现象,减少和避免变质层的形成,打消表面显微裂纹,对于提高模具制作质量和延伸模具应用寿命均是十分有效的。
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