Część 1. Racjonalne projektowanie
Forma jest projektowana głównie pod kątem wymagań użytkowych, a jej konstrukcja czasami nie jest w pełni racjonalna i symetryczna. Wymaga to od projektanta podjęcia skutecznych kroków podczas projektowania formy, bez wpływu na jej wydajność, a także zwrócenia uwagi na proces produkcyjny, racjonalność konstrukcji i symetrię kształtu geometrycznego.
(1) Staraj się unikać ostrych narożników i odcinków o dużych różnicach grubości
Przejście między grubą i cienką częścią formy powinno być płynne. Pozwala to skutecznie zredukować różnicę temperatur w przekroju formy, zmniejszyć naprężenia cieplne, a jednocześnie ograniczyć niejednoczesność transformacji tkanki w przekroju i zmniejszyć naprężenia tkanki. Rysunek 1 pokazuje, że forma wykorzystuje wyokrąglenie przejściowe i stożek przejściowy.
(2) Odpowiednio zwiększyć otwory procesowe
W przypadku niektórych form, w przypadku których nie można zagwarantować jednolitego i symetrycznego przekroju, konieczna jest zmiana otworu przelotowego na otwór przelotowy lub odpowiednie zwiększenie liczby otworów technologicznych bez wpływu na wydajność.
Rysunek 2a przedstawia matrycę z wąską komorą, która po hartowaniu ulegnie odkształceniu, jak pokazano linią przerywaną. Jeśli w projekcie można dodać dwa otwory technologiczne (jak pokazano na rysunku 2b), różnica temperatur przekroju poprzecznego podczas hartowania ulega zmniejszeniu, naprężenia cieplne ulegają zmniejszeniu, a odkształcenie ulega znacznej poprawie.
(3) W miarę możliwości stosuj struktury zamknięte i symetryczne
Gdy kształt formy jest otwarty lub asymetryczny, rozkład naprężeń po hartowaniu jest nierównomierny i łatwo ulega odkształceniom. Dlatego w przypadku form korytowych o odkształcalnych kształtach, wzmocnienie należy wykonać przed hartowaniem, a następnie odciąć po hartowaniu. Przedmiot obrabiany w korycie, pokazany na rysunku 3, został pierwotnie odkształcony do R po hartowaniu, a wzmocnienie (zacieniowana część na rysunku 3) może skutecznie zapobiec odkształceniom hartowniczym.
(4) Przyjąć konstrukcję łączoną, czyli wykonać formę dywersyjną, oddzielić górną i dolną formę dywersyjną oraz oddzielić matrycę i stempel
W przypadku dużych matryc o złożonym kształcie i rozmiarze >400 mm oraz stempli o małej grubości i dużej długości, najlepiej jest zastosować konstrukcję łączoną, upraszczając złożoność, zmniejszając duże do małych i zmieniając powierzchnię wewnętrzną formy na powierzchnię zewnętrzną, co jest nie tylko wygodne w procesie ogrzewania i chłodzenia.
Podczas projektowania konstrukcji łączonej należy ją zasadniczo rozłożyć zgodnie z poniższymi zasadami, nie wpływając na dokładność dopasowania:
- Grubość należy dobrać tak, aby przekrój formy o bardzo zróżnicowanych przekrojach był zasadniczo jednolity po rozkładzie.
- Rozkładają się w miejscach, w których łatwo o powstanie naprężeń, rozpraszają naprężenia i zapobiegają pękaniu.
- Współpracuj z otworem procesowym, aby nadać strukturze symetrię.
- Nadaje się do obróbki na zimno i na gorąco oraz jest łatwy w montażu.
- Najważniejsze jest zapewnienie użyteczności.
Jak pokazano na rysunku 4, jest to duża matryca. Zastosowanie konstrukcji integralnej nie tylko utrudni obróbkę cieplną, ale również spowoduje nierównomierne kurczenie się wnęki po hartowaniu, a nawet spowoduje nierówności i odkształcenia krawędzi skrawającej, co będzie trudne do skorygowania w dalszej obróbce. Dlatego możliwe jest zastosowanie konstrukcji łączonej. Zgodnie z linią przerywaną na rysunku 4, matryca jest podzielona na cztery części, które po obróbce cieplnej są montowane i formowane, a następnie szlifowane i dopasowywane. To nie tylko upraszcza obróbkę cieplną, ale także rozwiązuje problem odkształceń.
Część 2 Prawidłowy dobór materiałów
Odkształcenia i pękanie podczas obróbki cieplnej są ściśle związane z użytą stalą i jej jakością, dlatego powinny być dostosowane do wymagań eksploatacyjnych formy. Rozsądny dobór stali powinien uwzględniać precyzję, strukturę i rozmiar formy, a także charakter, ilość i metody obróbki obrabianych przedmiotów. Jeśli forma nie ma wymagań dotyczących odkształceń i precyzji, można zastosować stal narzędziową węglową w celu obniżenia kosztów; w przypadku części łatwo odkształcalnych i pękających można zastosować stal narzędziową stopową o wyższej wytrzymałości i wolniejszej krytycznej prędkości hartowania i chłodzenia. Na przykład, matryca elementu elektronicznego pierwotnie była wykonana ze stali T10A, która ulegała dużym odkształceniom i łatwo pękała po hartowaniu w wodzie i chłodzeniu olejowym, a wnęka do hartowania w kąpieli alkalicznej nie była łatwa do hartowania. Teraz użyj stali 9Mn2V lub stali CrWMn, której twardość i odkształcenie po hartowaniu mogą spełnić wymagania.
Widać, że nawet jeśli odkształcenie formy wykonanej ze stali węglowej nie spełnia wymagań, nadal opłacalne jest zastosowanie stali stopowej, takiej jak stal 9Mn2V lub stal CrWMn. Pomimo nieco wyższych kosztów materiałowych, problem odkształceń i pęknięć jest rozwiązany.
Podczas prawidłowego doboru materiałów należy także zadbać o lepszą kontrolę i zarządzanie surowcami, aby zapobiec pękaniu form podczas obróbki cieplnej z powodu wad surowców.
Edytowane przez May Jiang z MAT Aluminum
Czas publikacji: 16.09.2023
