电火花加工模具钢
1.电火花加工原理介绍常用于工模电火花加工是利用火花放电现象,在一秒钟内发生数千至数万次放电,熔化工件,使电极形状逆向成型。其原理如图所示:2.什么是电火花加工变质层?我们肉眼可以看到,电火花加工变质层是模具表面在一秒钟内发生数千到数万次放电,导致大量放电痕迹的积累,俗称白层。然而,在金相显微镜下观察白层的结构比宏观复杂得多,从表面到内部分为:1)熔化层;2)碳化淬火层;3)过渡回火层(如图所示)。火花加工变质层的清洁度受每次放电的能量控制。每次放电的平均脉冲能量越大,放电痕迹的形状越大,加工速度和间隙越大,加工表面粗糙度越粗糙,变质层越厚。电火花加工变质层是一种缺陷组织,硬度极不均匀,张力大,对模具生产安全危害极大。为保证模具的使用寿命,在电火花加工完成后,在抛光或腐蚀模具之前,应力应回火,并彻底去除白层(包括熔化层、碳化淬火层和过渡回火层)。.影响工模钢放电加工性能的因素3.碳及合金元素含量:C及Cr,Mo,W,V元素含量越高,电火花加工变质层硬度越高,抛光越难去除。因此,对于需要大面积电火花加工的大型塑料模具,选择碳和合金含量低的模具材料有助于节省抛光时间。.2硫化物夹杂及碳化物偏析当被加工的模具材料中的硫化物含量超标,或使用特别添加硫的易削模具钢(如WNr1.2312,WNr1.2085年等。),由于硫化物的熔点低于钢基体,电火花加工表面经常出现凹坑和一些类似微裂纹的丝痕(如下图所示):如果钢中的碳化物严重偏析,特别是一些传统的高合金冶炼钢,如WNr1.2379,WNr1.3343.碳化物呈带状偏析。由于碳化物的熔点不同于钢基体,电火花加工表面经常出现一些明暗条纹。有效提高模具钢放电加工性能的冶金方法是重熔炼钢,提高钢的纯度,减少偏析,使钢结构更加均匀致密。ESR(电渣重熔)或VAR(真空电弧重熔)是目前常用的精炼工艺,经过ESR一般来说,精炼的钢可以减少70-80%的氢0%;氮的15-20%;硫的30-50%,细晶组织和良好的电火花加工表面可以通过快速凝固来减少偏析。LucchiniRSGroup路奇霓集团的(ESR)Eskylos6959,(ESR)Eskylos2002,(ESR)Eskylos2344HDC,(ESR)Eskylos2343HDC,(ESR)Eskylos2083Mod钢种均可获得理想的放电加工性能。.3.加工工件的热处理回火温度对电火花加工的安全至关重要。如果热处理后工件表面有较大的热应力,则在随后的电火花加工中与放电加工产生的张应力叠加,很可能导致工件在加工过程中爆裂。一般来说,大面积放电加工是最安全的,其次是预硬或淬火 高温回火,最大的风险因素是淬火 低温回火。下图显示了不同的回火温度WNr1.2379氏体不锈钢常用于塑料硬模(ESR)Eskylos2083Mod如需大面积放电加工,为降低工件表面应力,建议高温回火后放电或热处理前粗放电,热处理后细放电。.对于想要获得高品位镜面放电效果的模具,除了必须选择高纯度的模具材料外,钢本身的方向也是一个不可忽视的因素。在锻造或轧制等热加工过程中,晶粒会沿长度方向延伸,表现出一定的方向,与木材的生长原理非常相似。因此,垂直于材料的轧制方向(即厚度方向)EDM与材料的轧制方向(即长度方向)平行进行加工EDM加工更有助于获得理想的镜面放电效果。.电火花加工常见缺陷4.1如果纯铜电极、铜钨合金电极纯度差、杂质和松散孔,直接导电火花加工表面会产生坑或碳积累,电极本身的消耗会增加;即使石墨电极在加工前看起来相对均匀,电极材料也会脱落,在加工表面产生放电线或碳积累。因此,必须选择高纯度、高密度的电极材料进行精加工,必要时用显微镜检查电极表面;此外,在加工前应掌握电极的极限光洁度。.2积碳/弧电火花加工过程中排屑不良阻碍了绝缘层的恢复,使得放电后连续二次放电称为积碳/弧。这种电火花加工缺陷一般出现在模具角、深腔底部等位置,往往对模具造成致命损坏;因此,必须设置合理的电火花加工工艺,如减少落刀时间(JD),延长脉冲电流停止时间(OffTime),提高提刀距离(JU),加强冲液,防止积碳/打弧。只有高效的排屑才能得到高速稳定的加工。.3.微裂纹电火花加工变质层的熔化再凝固过程,内部应力有时膨胀收缩,凝固过程中产生的球形结晶,是微裂纹的罪魁祸首。在后续的模具试验和大规模生产过程中,电火花加工变质层表面的微裂纹在外应力作用下容易膨胀,导致模具开裂早期失效。因此,必须设置合理的电火花加工工艺,如高频、低电流放电,以减少刀的时间(JD),提高提刀距离(JU),加强冲液,提高变质层质量,减少微裂纹。
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