Обработка деталей пресс-формы
В зависимости от различных внешних форм деталей детали пресс-форм обычно можно разделить на три типа: пластинчатые детали, детали неправильной формы и детали вала. Общая технологическая схема этих деталей примерно следующая: черновая обработка — термообработка (закалка, отпуск) — прецизионное шлифование — электроэрозионная обработка (ЭЭО) — подгонка (обработка поверхности) — сборочная обработка.
Термическая обработка деталей, как сделать литьевую форму
Процесс термообработки деталей предназначен не только для достижения необходимой твердости, но и для контроля внутренних напряжений, чтобы обеспечить стабильность размеров при механической обработке. Разные материалы имеют разные методы обработки. С развитием индустрии пресс-форм в последние годы разнообразие используемых материалов увеличилось. В дополнение к Cr12, 40Cr, Cr12MoV и твердым сплавам для форм с высокой интенсивностью работы и тяжелыми стрессовыми условиями, таких как пуансоны и матрицы, можно выбрать новые материалы, такие как стали порошковой металлургии (например, V10, ASP23). Эти материалы обладают более высокой термической стабильностью и лучшими микроструктурными свойствами.
Для деталей из Cr12MoV закалку проводят после черновой обработки. Закаленные детали имеют значительные остаточные напряжения, которые легко могут привести к растрескиванию во время прецизионной обработки или эксплуатации. Поэтому детали следует подвергать отпуску сразу после закалки, пока они еще горячие, чтобы снять закалочные напряжения. Температуру закалки поддерживают в пределах 900-1020°С с последующим охлаждением до 200-220°С и последующим охлаждением на воздухе вне печи. Затем детали быстро нагреваются до 220°C для отпуска. Этот метод известен как процесс однократной закалки, который позволяет достичь высокой прочности и износостойкости и особенно эффективен для форм, которые в основном выходят из строя из-за износа. Однако для деталей со множеством углов и сложной формы одного отпуска может быть недостаточно для снятия закалочных напряжений. Перед прецизионной обработкой может потребоваться отжиг для снятия напряжений или многократная обработка старением, чтобы полностью снять напряжения.
Для деталей из стали порошковой металлургии, таких как V10 и ASP23, которые выдерживают высокотемпературный отпуск, во время закалки можно использовать процесс двойной закалки. Закалка при 1050–1080°С с последующим многократным высокотемпературным отпуском при 490–520°С позволяет добиться высокой ударной вязкости и стабильности. Это подходит для форм, которые в основном выходят из строя из-за сколов. Хотя стали, полученные порошковой металлургией, дороги, их превосходные характеристики приводят к растущей тенденции к широкому применению.
Шлифование деталей
Для шлифования используются три основных типа станков: плоскошлифовальные станки, внутри- и наружно-круглошлифовальные станки и станки для шлифования инструментов. При прецизионном шлифовании крайне важно строго контролировать шлифовальную деформацию и образование шлифовальных трещин. Даже очень маленькие трещины могут проявиться во время последующей обработки и использования. Поэтому скорость подачи при прецизионном шлифовании должна быть небольшой, а СОЖ – достаточным. Для деталей с размерными допусками в пределах 0,01 мм следует по возможности применять шлифовку при постоянной температуре. Расчеты показывают, что для стальной детали длиной 300 мм разница температур в 3°С может вызвать изменение материала примерно на 10,8 мкм (10,8 = 1,2×3×3, при деформации 1,2 мкм/°С на 100 мм). Этот фактор необходимо полностью учитывать во всех процессах точной обработки.
Выбор подходящего шлифовального круга очень важен при точном шлифовании. Для литейных сталей с высоким содержанием ванадия и молибдена подходят шлифовальные круги из монокристаллического корунда GD. При обработке твердых сплавов или материалов с высокой закалочной твердостью предпочтительны алмазные шлифовальные круги с органическими связками. Шлифовальные круги с органической связкой обладают хорошими самозатачивающимися свойствами и позволяют добиться шероховатости поверхности заготовки Ra = 0,2 мкм. В последние годы с применением новых материалов шлифовальные круги CBN (шлифовальные круги из кубического нитрида бора) показали отличные характеристики обработки, особенно при прецизионной обработке на профильно-шлифовальных станках с ЧПУ, координатно-шлифовальных станках, внутри- и наружно-круглошлифовальных станках с ЧПУ, где они превосходят другие типы шлифовальных кругов. Во время шлифования важно своевременно править шлифовальный круг, чтобы сохранить его остроту. Когда шлифовальный круг затупляется, это может вызвать трение и сдавливание поверхности заготовки, что приводит к пригоранию поверхности и снижению прочности.
Большинство пластинчатых деталей обрабатываются на плоскошлифовальных станках. В процессе механической обработки часто встречаются длинные и тонкие пластинчатые детали, которые трудно обрабатывать. Это связано с тем, что заготовка деформируется под действием магнитной силы во время обработки, плотно прилегая к поверхности рабочего стола. При удалении заготовки она претерпевает восстановительную деформацию. Хотя измерение толщины является последовательным, требование параллельности не соблюдается. Решением является использование метода шлифования с магнитной изоляцией. При шлифовании под заготовку подкладывают выравнивающий по высоте блок, а для ее плотного удержания используют четыре боковых блока. Обработка должна включать малые подачи и несколько чистовых проходов. После обработки одной стороны блок выравнивания высоты больше не нужен, и заготовку можно непосредственно зафиксировать магнитом для обработки. Это может улучшить эффект шлифования и удовлетворить требования параллельности.
Детали валов имеют поверхность вращения и широко обрабатываются на внутри- и наружно-круглошлифовальных станках и заточных станках. Во время обработки передняя и задняя бабки действуют как образующая. Если в этих компонентах имеется биение, то на обработанной детали также возникнет эта проблема, что повлияет на качество детали. Поэтому перед обработкой важно осмотреть переднюю и заднюю бабки. При шлифовании внутренних отверстий СОЖ должна быть полностью нанесена на контактную поверхность шлифования, чтобы облегчить плавный отвод шлифовальной стружки. Для тонкостенных деталей вала лучше всего использовать зажимное приспособление, причем усилие зажима не должно быть слишком большим, иначе легко может возникнуть «внутренняя треугольная» деформация по окружности заготовки.
Управление электроэрозионной обработкой (EDM)
На современных фабриках по производству пресс-форм незаменима электроэрозионная обработка (ЭЭО). Электроэрозионная обработка позволяет обрабатывать различные детали неправильной формы и высокой твердости и делится на два типа: резка проволокой и электроэрозионная обработка.
Точность обработки медленной резки проволокой может достигать ±0,003 мм при шероховатости поверхности Ra 0,2 мкм. Перед началом процесса обработки необходимо проверить состояние станка, включая уровень деионизации воды, температуру воды, вертикальность проволоки, натяжение и другие факторы, чтобы обеспечить хорошие условия обработки. Резка проволокой удаляет материал из цельной детали, нарушая первоначальный баланс напряжений заготовки и легко вызывая концентрацию напряжений, особенно в углах. Поэтому при R < 0,2 (особенно острых углов) в конструкторский отдел следует вносить предложения по улучшению. Чтобы справиться с концентрацией напряжений во время обработки, можно применить принцип векторного перемещения. Припуск на черновую обработку около 1 мм следует оставить перед прецизионной обработкой для предварительной обработки общей формы, после чего следует термообработка для снятия напряжения обработки перед точной обработкой и обеспечения термической стабильности.
При обработке пуансонов следует тщательно учитывать положение ввода проволоки и выбор пути. Лучший метод — использовать проволоку с прокалыванием отверстий. Для высокоточной резки проволокой обычно требуется четыре прохода резки, чтобы гарантировать качество детали. При обработке штампа с конусом для достижения быстрой и эффективной обработки первым проходом должна быть черновая обработка прямой кромки, за которой следует обработка конуса, а затем точная обработка прямой кромки. Это устраняет необходимость вертикальной точной обработки X-образного сечения, поскольку только прямая кромка режущей кромки требует точной обработки, что экономит время и деньги.
При электроэрозионной обработке (EDM) первым шагом является изготовление электрода, который бывает чернового и чистового типов. Финишный электрод должен иметь хорошее соответствие формы, и его лучше всего обрабатывать на станке с ЧПУ. Что касается выбора материала электродов, медные электроды в основном используются для общей обработки стали. Электроды из сплава Cu-W обладают превосходными комплексными свойствами, особенно при значительно более низком расходе материала во время обработки, чем медные электроды. В сочетании с достаточным количеством промывочной жидкости они очень подходят для обработки сложных материалов и для прецизионной обработки сложных форм поперечного сечения. При изготовлении электродов необходимо рассчитать межэлектродный зазор и количество электродов. При обработке электродами большой площади или тяжелых материалов зажим заготовки и электрода должен быть надежным, чтобы обеспечить достаточную прочность и предотвратить ослабление во время обработки. При выполнении глубокоступенчатой обработки следует обращать внимание на износ электрода в различных местах и дуговой разряд, вызванный плохой промывкой.
Обработка поверхности и сборка
Следы инструмента и следы шлифовки, оставленные на поверхности деталей в процессе механической обработки, являются зонами концентрации напряжений и источником распространения трещин. Поэтому после механической обработки необходимо поверхностное упрочнение деталей. Монтажникам следует отшлифовать поверхность, чтобы исключить потенциальную опасность механической обработки. Края, острые углы и отверстия заготовки должны быть закругленными и R-образными. Обычно на поверхности деталей электроэрозионной обработки образуется закаленный слой толщиной около 6–10 мкм серовато-белого цвета. Этот затвердевший слой хрупкий и содержит остаточные напряжения, которые перед использованием следует полностью снять. Метод заключается в полировке поверхности со шлифовкой затвердевшего слоя.
В процессе шлифования и электроэрозионной обработки заготовка может намагничиваться, приобретая слабую магнитную силу, которая легко притягивает мелкие частицы. Поэтому перед сборкой заготовку следует размагнитить и очистить этилацетатом. Во время собрания
