增長(zhǎng)線切割模具使用壽命的要素

目前電火花線切割機(jī)已被廣泛應(yīng)用于模具加工。由于線切割機(jī)床加工一般都是在熱處理后進(jìn)行，從而避免了熱處理變形、表面脫碳等弊病。有很多模具制造單位，往往是線切割后，稍加研磨就裝配使用。還有的不經(jīng)研磨就直接裝配使用，結(jié)果經(jīng)常出現(xiàn)崩刃、折斷、碎裂現(xiàn)象，即使不出現(xiàn)上述現(xiàn)象，沖模的刃磨壽命也不長(zhǎng)。

本文就線切割后模塊表面的應(yīng)力狀態(tài)及消除應(yīng)力、提高其表面質(zhì)量的方法，作初步探討。

1.線切割后零件表面的應(yīng)力狀態(tài)

目前，很多模具都采用快走絲線割機(jī)加工，線切割后的工件表面粗糙度Ra≥2.5μm，硬度分布和內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)都很差。

線切割機(jī)加工時(shí)，放電區(qū)電流密度高達(dá)10000A/mm2，溫度高達(dá)10000℃～12000℃，加注的介質(zhì)液急劇冷卻，致使切割面表層硬度僅20HRC左右，而內(nèi)部淬火層硬度卻高達(dá)70HRC以上，其后為熱影響區(qū)，再后才是原硬度區(qū)。尤為嚴(yán)重的是原材料內(nèi)部因?yàn)榇慊鸪世瓚?yīng)力狀態(tài)，線切割所產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力，兩種應(yīng)力疊加的結(jié)果很容易達(dá)到材料的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生微裂紋，從而大大縮短沖模壽命，因此線切割不能作為凸模、凹模的zui終加工工序。CrWMn材料線切割后切口斷面硬度分布及回火、時(shí)效后的硬度變化情況。

2. 消除線切割產(chǎn)生應(yīng)力的措施

（1） 研磨去掉白層

目前，多數(shù)模具加工單位是在線切割后，用研磨的辦法去掉表層20HRC的灰白層（即白層） 后便進(jìn)行裝配使用。這樣做雖然可以去掉硬度低的白層，但沒有改變線切割造成的應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，即使增大線切割后的研磨余量，但因高硬層硬度高（達(dá)70HRC） ，研磨困難，過大的研磨量容易破壞零件幾何形狀。故線切割產(chǎn)生的高硬度層并不能提高沖模壽命，因?yàn)槠浯嘈源笫钱a(chǎn)生裂紋、崩刃的根本原因。

（2） 回火處理

在線切割后，研磨去零件表面的白層，再在160℃～180℃回火2h ， 則白層下面的高硬層可降低5HRC～6HRC，線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力亦有所下降，從而提高了沖模的韌性，延長(zhǎng)了使用壽命。但是由于回火時(shí)間短，熱應(yīng)力消除不*，沖模壽命并不十分理想。

（3） 磨削加工

線切割后磨削加工，可去掉低硬度的白層和高硬層，提高沖模壽命。因?yàn)槟ハ鲿r(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力，與線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力疊加，無(wú)疑也會(huì)加劇沖模損壞。若在磨削后，再進(jìn)行低溫時(shí)效處理，則可消除應(yīng)力影響，顯著提高沖模韌性，使沖模壽命提高。因?yàn)閹缀涡螤顝?fù)雜的沖模大多數(shù)是采用線切割加工，所以磨削形狀復(fù)雜的沖模必須采用價(jià)格昂貴的坐標(biāo)磨床和光學(xué)曲線磨床，而這兩種設(shè)備一般廠家都不具備， 故推廣困難。

（4） 噴丸處理后再低溫回火

噴丸處理可使線切割切口的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，提高沖模的強(qiáng)度和硬度，使表面層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，拉應(yīng)力降低，甚至變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)，使裂紋萌生和擴(kuò)展困難，再結(jié)合低溫回火，消除淬火層內(nèi)拉應(yīng)力，可使沖模壽命提高10～20倍。

噴丸處理受設(shè)備條件和沖模零件形狀（內(nèi)表面） 限制，難以普遍應(yīng)用。

（5） 研磨后再低溫時(shí)效處理

線切割表面經(jīng)研磨后，高硬層已基本去掉，再進(jìn)行120℃～150℃×5～10h低溫時(shí)效處理（亦稱低溫回火處理） ，亦可經(jīng)過160℃～180℃×4～6h 低溫回火處理。這樣可消除淬火層內(nèi)部拉應(yīng)力，而硬度降低甚微（后者硬度降低稍大），卻大大提高了韌性，降低了脆性，沖模壽命可提高2倍以上。這一方法簡(jiǎn)便易行，效果十分明顯，易于推廣。

注：以上僅供參考。

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