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1.提高模具制造精度
模具制造过程首先要解决模具的尺寸精度和机器的形状,保证残余应力不能过大,所以加工时进给量要小,特别要注意光滑在模具工作部分的拐角处过渡。
型腔表面加工过程中留下的刀痕和磨痕是应力集中的部位,也是早期裂纹和疲劳裂纹的根源。 此外,锻模加工时必须刃磨刀具,精加工时切削量要小,不允许有刀痕,钳工应采用风砂轮(或其他方法)进行研磨抛光。 电火花加工型腔应仔细研磨和抛光。
由于高精度汽车发动机连杆工字形复杂,当连杆质量公差小于3%时ra粗糙度,传统制造方法加工的锻模无法使用或使用寿命缩短极低,锻件报废率也很高。 前文提到,由于连杆为工字型截面,预锻截面积只能略大于终锻对应的工字型截面积锻造。 如果模具的制造精度差(>+0.1mm),两个工字的截面积会超过允许的范围,导致多余的金属在末端形成涡流折叠,同时增加终锻模腔的变形抗力,加速磨损,降低模具的使用寿命。
1970年代第一汽车制造集团公司锻造厂制造的红旗轿车发动机连杆,受限于当时的设计和模具制作水平,模具精度差,报废率高在15t模锻锤上生产时高达15%~20%。 模具寿命也很低。
2、表面粗糙度
锻模型腔的粗糙度是直接影响锻模寿命的关键因素。 模腔粗糙度低,金属流动阻力小ra粗糙度,同时抗粘连(咬合)和抗疲劳能力强,有利于提高锻模寿命。 型腔粗糙度高,金属流动阻力增大。 严重时,模壁会被磨成沟槽,形成疲劳裂纹源,使锻模提前失效。 一般模具型腔的表面粗糙度可取Ra1.6um。 精密模锻和冷锻模腔表面粗糙度可取Ra0.8um或更高。
据某锻造厂统计,在锻模加工过程中,因残留刀痕、尖角、粗糙度高等原因造成的锻模失效约占9%。
3、电火花模具应消除残余应力
在电火花加工过程中,表面形成约10μm厚的再淬火(非回火)马氏体层,原始回火层在下方。 复淬硬化层脆性较大,有残余应力和微裂纹。 如果直接使用,在模具工作中,一些严重的裂纹会在负载下发展,往往会导致早期开裂,
电火花模具的再回火应在略低于热处理最高回火温度的温度下进行。 某厂采用450℃回火温度,部分企业采用低温退火(180℃~260℃)。 其他预防措施包括:
(1)粗加工采用低频电火花加工,精加工采用高频电火花加工,可以最大限度地减小返工淬硬层的厚度。
(2)采用轻磨或研磨。
据某厂统计,经电火花加工的热锻模经回火处理后,寿命可提高30%以上。 国内电火花精密冷锻模具大多采用回火消除硬化层和残余应力。
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