淺談工件經線切割加工后變形和開裂原因分析
發布者：cfwedm 發布時間：2010-09-19 15:14:12
淺談工件經線切割加工后變形和開裂原因分析
在生產實踐中，我公司經過大量的實例分析，發現線切割加工產生變形和裂紋與下列因素有關。
一，與零件的結構有關
1）凡窄長形狀的凹模、凸模易產生變形，其變形量的大小與形狀復雜程度、長寬比、型腔與邊框的寬度比有關。形狀越復雜，長寬比及型腔與邊框寬度比越大，其模具變形量越大。變形的規律是型腔中部癟入，凸模通常是翹曲；
2）凡是形狀復雜清角的淬火型腔，在尖角處極易產生裂紋，甚至易出現炸裂現象。其出現的頻率與材料的成分、熱處理工藝等有關；
3）圓筒形壁厚較簿零件，若在內壁進行切割，易產生變形，一般由圓形變為橢圓形。若將其切割缺口，在即將切透時易產生炸裂現象；
4）由零件外部切入的較深槽口，易產生變形，變形的規律為口部內收，變形量的大小與槽口的深度及材料性質有關。
二，與熱加工工藝有關
1）模具毛坯在鍛造時始鍛溫度過高或過低，終鍛溫度偏低的零件；
2）終鍛溫度過高，晶粒長大，終鍛后冷卻速度過慢，有網狀碳化物析出的模坯；
3) 鍛坯退火沒有按照球化退火工藝進行，球化珠光體超過5級的零件；
4）淬火加熱溫度過高，奧氏體晶粒粗大，降低材料強韌性，增加脆性；
5）淬火工件未及時回火和回火不充分的零件。
三， 與機械加工工藝有關
1）面積較大的凹模，中間大面積切除而又事先未挖空，因切去框內較大的體積，框形尺寸將產生一定的變形；
2）凡坯料中無外形起點穿絲孔，不得不從坯料外切入的，不論其凸模回火和形狀如何，一般容易產生變形，尤其是淬火件變形嚴重，甚至在切割中產生裂紋；
3）對熱處理后的磨削零件，無砂輪粒度、進刀量、冷卻方式等工藝要求，磨削后表面有燒傷及微裂紋等疵病的零件。
四， 與材料有關
1）原材料存在嚴重的碳化物偏析；
2）淬透性差、易變形的材料，如T10A、T8A等。
五， 與線切割工藝有關
1）線切割路徑選擇不當，易產生變形；
2）工件的夾壓方式不可靠、夾壓點的選擇不當，均易產生變形；
3）電規準選擇不當，易產生裂紋。
防止變形和開裂的措施：
找到了變形和開裂的原因，即可對癥下藥采取相應的措施予以避免，防止變形、開裂。具體的措施可以從以下幾個方面入手：
一， 選擇變形量較小的材料，采用正確的熱處理工藝
為了防止和減少變形、開裂，對需要線切割加工的模具，應對材料的選擇、熱加工、熱處理直到制成成品的各個環節都要充分關注和重視；
1）嚴格檢查原材料化學成分、金相組織和探傷，對于不合格原材料和粗晶粒鋼材及有害雜質含量超標鋼材不宜選用；
2）盡量選用真空冶煉、爐外精煉或電渣重熔鋼材；
3）避免選用淬透性差、易變形材料；
4）坯料應合理鍛造，遵守鐓粗、拔長、鍛壓比等鍛造守則，原材料長度與直徑之比即鍛造比最好選在2-3之間；
5） 改進熱處理工藝，采用真空加熱、保護氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火、等溫淬火；
6）選擇理想的冷卻速度和冷卻介質；
7）淬火鋼應及時回火，盡量消除淬火內應力，降低脆性；
8）用較長時間回火，提高模具抗斷裂韌性值；
9）充分回火，得到穩定組織性能；
10）多次回火使殘余奧氏體轉變充分和消除新的應力；
11）對于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應快冷(水冷或油冷)，可消除二類回火脆性；
12）模具鋼化學處理之前進行擴散退火、球化退火、調質處理，充分細化原始組織。
二，合理安排機械加工工藝
1）線切割工件坯料的大小，要根據零件的大小確定，不宜太小。一般情況下，圖形應位于坯料中部或離毛坯邊緣較遠而不易產生變形的位置上，通常應取圖形到坯料邊距大于10mm；
2）凡較大的型腔或窄長而復雜的凸模，配制坯料時要改變傳統的實心板料習慣。大框型腔、窄長型腔等易變形零件，其中間部位應鏤空。這樣淬火時表里狀況得以改善，溫差小，產生的應力小，同時切割時切除的體積也就小，應力達到平衡也就不至受破壞；
3）在模具使用允許的情況下，大框形型腔零件的清角處，應適當增加工藝圓角R，或在線切割之前將清角處鉆空，以緩解應力集中的現象；
4）對凸模零件，在淬火之前應在凸塊坯料中鉆外形起點的穿絲孔，使工件在切割時保持內應力平衡且不被破壞，以免從材料外切入引起開裂變形。
三， 優化線切割加工的工藝方案，選擇合理的工藝參數
1,該進切割方法
1）改變一次切割到位的傳統習慣為粗、精二次切割，以便第一次粗切割后的變形量在精切割時及時地被修正。一般精切割時的切割量應根據第一次切割后的變形量大小而定，一般取0.5mm左右即可。這種辦法常應用于形狀復雜而勢必產生變形的零件或要求精度較高、配合間隙較小的模具；
2）改變兩點夾壓的習慣為單點夾壓，以便切割過程中的變形能自由伸張，防止兩點夾壓對變形的干涉，但要注意，單點夾壓的合理部位通常在末尾程序處。這樣所產生的變形只影響廢料部分，避免了對成型部分的影響；
3）對易變形的切割零件，要根據零件形狀特征統籌安排切割的起始點、程序走向及夾壓位置，以減少變形量。一般應選擇較平坦、已精加工或對工件性能影響不大的部位設置線切割的起始點。
2,選擇合理的工藝參數
1）采用高峰值窄脈沖電參數，使工件材料以氣相拋出，氣化溫度大大高于融化溫度，以帶走大部分熱量，避免工件表面過熱而產生變形；
2）有效地進行逐個脈沖檢測，控制好集中放電脈沖串的長度，也可解決局部過熱問題，消除裂紋的產生；
3）脈沖能量對裂紋的影響極其明顯，能量越大，裂紋則越寬越深；脈沖能量很小時，例如采用精加工電規準，表面粗糙度值＜Ra1.25μm,一般不易出現裂紋。
本文由蘇州中航長風數控科技有限公司-電火花，線切割機床，電火花穿孔機，電火花成型機，取斷絲錐機，電解去毛刺機床-整理發布在http://www.zhcfsz.com 公司網站。
版權聲明：PLC信息網轉載作品均注明出處，本網未注明出處和轉載的，是出于傳遞更多信息之目的，并不意味 著贊同其觀點或證實其內容的真實性。如轉載作品侵犯作者署名權，或有其他諸如版權、肖像權、知識產權等方面的傷害，并非本網故意為之，在接到相關權利人通知后將立即加以更正。聯系電話：0571－87774297。
