模具加工過程中的缺陷及其預(yù)防措施

全光勤

摘? 要：模具對(duì)于制造來說很重要，質(zhì)量直接由機(jī)械加工決定。如果在這個(gè)過程中出現(xiàn)問題，模具就會(huì)損壞。為了提高模具的質(zhì)量，在模具設(shè)計(jì)過程中必須密切注意材料的選擇和制作，確定模具缺陷的原因并提出相應(yīng)措施。對(duì)此，本文主要針對(duì)模具加工缺陷等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行一系列分析。

關(guān)鍵詞：模具;缺陷;措施

模具制作過程非常復(fù)雜，如鍛造、磨削、線切割等，加工過程中會(huì)出現(xiàn)缺陷，使模具不健康。因此，在開發(fā)模具時(shí)，利益相關(guān)者需要預(yù)防潛在的缺陷，以提高模具質(zhì)量和延長(zhǎng)模具壽命。

一、模具制造過程中存在的缺陷

模具材料的選擇是模具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，只有選擇合適的材料才會(huì)造成模具不正確。因此，在制作必要的模具之前，需要必要的材料。但是，模具材料的選擇受很多因素的影響，導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)存在很多缺陷。例如，在研磨過程中，有缺陷的材料會(huì)導(dǎo)致模具開裂。因此，應(yīng)科學(xué)、適當(dāng)?shù)剡x擇模具產(chǎn)品。在生產(chǎn)技術(shù)方面，雖然模具已經(jīng)獲得了必要的生產(chǎn)設(shè)備，但也存在一些缺陷。

（一）材料缺陷

材料因模具而異。例如，高碳工具通常用于體積小、使用壽命非常高的模具，合金鋼工具通常用于使用壽命高的模具。但是，無論使用哪種金屬，制作的模具都存在一些缺點(diǎn)。其中，碳鋼和部分鐵合金存在很多缺陷。

（二）機(jī)械加工工藝缺陷

模具加工技術(shù)主要分為機(jī)械加工和電氣加工，模具制造機(jī)一般分為機(jī)械加工和電氣加工。術(shù)語“機(jī)加工”是指使用機(jī)床切割或研磨成型產(chǎn)品。該工藝存在的主要問題有：第一，由于工藝稀少，模具角度不對(duì)，施模后應(yīng)力過高。在這種情況下，模具很容易損壞。第二，沖裁后的模具表面過于粗糙，造成疲勞開裂。第三，由于模具成型過程中形成的脫碳層不能完全去除，降低了模具的耐磨性。碰撞的主要問題是摩擦產(chǎn)生的熱量。刷涂時(shí)最高溫度可達(dá)1000℃以上，足以烘烤工件表面。另外，由于溫差很大，當(dāng)表層受熱時(shí)，表層的溫度變化不大，抑制了涂層的膨脹，受溫度影響，抗壓強(qiáng)度大。如果壓應(yīng)力超過材料的屈服強(qiáng)度，模具材料就會(huì)發(fā)生塑性變形。在此期間，相鄰面冷卻時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，模具表面出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致模具壽命變短。

（三）電加工工藝缺陷

所謂“電加工”一般分為EDM和WEDM。模具變成電火花加工后，形成了不同的層。使用這種方法，模具出口處的速度電流很高，工作溫度可達(dá)10000℃。這會(huì)導(dǎo)致模具由于自身的高度數(shù)而熔化。但冷卻速度很快，凝固后形成一層白層，將白層下方區(qū)域淬火形成淬火層。然后，這個(gè)表面的溫度降低，出現(xiàn)回火效果，形成一層回火。這種稱為模具的異常過程可以延長(zhǎng)模具的使用壽命。WEDM的原理是材料磨削后產(chǎn)生等離子體區(qū)域，釋放大量熱量，然后在室溫下熔化工件。這種方法的缺點(diǎn)是等離子區(qū)的溫度下降很快，在模具表面形成變質(zhì)過程，變質(zhì)過程的形狀各不相同。脫模后，兩極油相和液相中的金屬凝固成小的空心球或球形顆粒，粘附在轉(zhuǎn)變層表面，影響模具的精度。

二、預(yù)防對(duì)策

（一）材料缺陷的預(yù)防對(duì)策

如果模具材料價(jià)格是在預(yù)算范圍之內(nèi)，應(yīng)該選擇最好的模具產(chǎn)品。如果選用的材料不好，再生料一定要提高材料的質(zhì)量，防止好的模具受到次品的影響，鍛造時(shí)應(yīng)控制好工作溫度和鍛造比。只有在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍茏龀鲎詈玫漠a(chǎn)品。因此，工作溫度和鍛造比應(yīng)根據(jù)材料的特性和模具的功能來確定。

（二）切削加工缺陷的預(yù)防對(duì)策

在模具加工中，要使模具各部分的接觸面光滑，盡可能多地去掉模具的“外殼”，減少熱應(yīng)力。為避免模具淬火變形的發(fā)生，應(yīng)采取一些措施來限制熱變形處理。需要根據(jù)加工模具的需要選擇合適的加工精度。如果不選擇必要的機(jī)加工，模具表面會(huì)很粗糙，脫碳層不能完全去除，模具在熱處理過程中會(huì)產(chǎn)生不一致的工藝，并且會(huì)進(jìn)一步提高耐磨性。加工完成時(shí)，模具需要進(jìn)行處理和焊接，這樣加工過程公差不會(huì)太小，但太大會(huì)使淬火變得困難。因此，模具的表面在完成時(shí)不會(huì)太粗糙。加工硬化模具時(shí)，需要高速加工以確保模具精度和兼容性。高速加工具有高速、高精度的特點(diǎn)，性能是普通加工的數(shù)倍，硬度高，表面光滑。

（三）磨削加工缺陷的預(yù)防對(duì)策

在磨削過程中，為了控制模具的加工，提高質(zhì)量，需要對(duì)加工工藝進(jìn)行改進(jìn)。例如，可適當(dāng)減小徑向進(jìn)給，減小輪速碰撞，進(jìn)一步加大軸向進(jìn)給。通過調(diào)整面速與材料的接觸面積，可以改善對(duì)散熱條件和溫度的控制，利益相關(guān)者應(yīng)決定削減競(jìng)爭(zhēng)線。例如，GD單晶剛玉磨石適用于高釩、高鉬材料，金剛石磨石適用于硬質(zhì)合金和高硬度淬火材料。在磨削過程中，磨石應(yīng)始終被切割，以保持其鋒利狀態(tài)。如果磨石變鈍，過多的摩擦?xí)龎墓ぜ砻?，降低模具的?qiáng)度。及時(shí)使用冷卻液，使運(yùn)行溫度在允許范圍內(nèi)，避免系統(tǒng)熱變形。在高精度模具制作中，必須及時(shí)去除殘余應(yīng)力，以免影響模具的精度。因此，成型后應(yīng)進(jìn)行低溫工作以提高韌性，冷卻后必須及時(shí)回火，防止模具收縮和開裂。

（四）電火花加工缺陷的預(yù)防對(duì)策

電火花加工過程必須先設(shè)置相關(guān)參數(shù)。大多數(shù)低電流加工工藝是基礎(chǔ)性的，可以創(chuàng)建高模具工作流程，但也存在加工性能差的缺點(diǎn)。通過電解拋光或超聲波拋光去除模具的白層和微端層，并采用高溫回火穩(wěn)定涂層，防止白層開裂。請(qǐng)注意溫度應(yīng)保持在480-520℃，回火時(shí)間為2-3小時(shí)。如果模具的硬度、精度和復(fù)雜度較高，可采用半成品，通過軌跡磨削對(duì)模具進(jìn)行精磨，以達(dá)到去除異常工藝的目的。

（五）線切割加工缺陷的預(yù)防對(duì)策

選擇合適的模具并使設(shè)備有效去除過程所存在的問題。通過快速散發(fā)污染產(chǎn)生的熱量，可以有效降低殘余拉應(yīng)力，通過改善真菌變質(zhì)層的結(jié)構(gòu)和功能，可以進(jìn)一步提高模具的使用壽命。在在線切削過程中，為保證模具結(jié)構(gòu)的一致性，應(yīng)盡可能選擇淬透性最強(qiáng)的材料，以減少時(shí)效淬火過程中的殘余拉應(yīng)力，正確回火和冷卻，以固定工件，避免工件在裝夾過程中變形。

結(jié)束語

在整個(gè)模具過程中，關(guān)于材料的選擇，如果原材料有問題，會(huì)導(dǎo)致缺陷。此外，如果模具工藝選擇不正確或操作有問題，可能會(huì)出現(xiàn)缺陷，模具可能會(huì)開裂或變形。因此，在模具制作過程中，必須選擇合適的加工工藝和性能，以保證模具的質(zhì)量。

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