模具線切割加工品質缺陷及改善對策
新聞來源：www.tjhbrc.com 發布時間：2020-12-07 08:45 瀏覽量：
由于線切割機在加工時不產生大的切削力，且加工效率較高，故線切割加工技術在模具制造領域中獲得了越來越廣泛的應用，己成為國內外模具制造中不可缺少的重要裝備。隨著航空航天零件及精密模具技術要求的不斷提高，對線切割加工的品質要求也愈來愈高。但在模具制造過程中總會出現一些影響線切割加工效率和加工品質的現象，根據自己的工作實踐針對幾種加工品質缺陷提出改進措施。
1 品質缺陷及改善措施
1.1塌角
塌角是指當線切割加工轉彎時，加工出的模具轉角不是理論上的尺寸，而是被電極絲割掉了一部分的現象。
塌角是不符合實際要求的，應根據模具的加工角度不同來采取不同的解決方法。
比如防止外角塌角時可在拐彎處電極絲程序繼續向前延伸0.5mm，這樣就避免了電極在拐角處拐彎，從而消除了塌角。也可以在拐彎處程序向前運動0.5mm，然后往回割，程序偏移電極絲半徑，這樣塌角則留在不需要的部分。同時，增大電極絲的張力，更換導輪和導電塊等易損件都可使電極絲的抖動幅度減小，從而降低模具的塌角量。
1.2內凹和外凸
線切割過程中，模具材料應切割的面一般會出現內凹和外凸現象，這就增加了裝配工序的工作量，同時模具品質也得不到保證，精度還達不到要求。
為避免這種現象，內凹時減少伺服基準電壓并減少加工量；外凸時加大伺服基準電壓并減少加工量。采取多次加工，可使電極絲的偏移量逐步減小，加工條件依次減弱，從而減少內凹和外凸現象的發生。
1.3歪斜
對于一些形狀復雜、孔多且需要保證一定精度的模具，常由于裝夾等原因出現歪斜。所以，裝夾時要考慮切割開始點與夾具的相應位置及所需加工孔的形狀復雜程度次序。能雙側夾持的應盡量雙側夾持，若只能單側夾持，應使模具與材料的夾持部位連接緊密，保證加工穩定。并檢查工件與工作臺的平行度與電極絲的垂直度。同時，先加工形狀大而復雜的孔型，后加工簡單的孔型。在開始點和大型孔附近要有足夠的夾持力和支撐力，從而保證模具的完整性，防止模具的變形。
1.4表面粗糙且有劃痕
模具線切割加工的表面粗糙度取決于很多因素，如加工條件、放電時問、峰值電流、加工速度等，都可能導致模具表面粗糙有劃痕。切割速度越快，切割表面越粗糙。實踐證明，用矩形波脈沖電源進行線切割加工時，不管工件材料、厚度、大小，只要調節變頻進給旋鈕把加工電流(即電流表上指示出的平均電流)調節到大約等于短路電流(即脈沖電源短路時表上指示的電流)的70％～80％，基本上即為最佳工作狀態。
為提高模具加工精度，保證有一定的加工速度，可采用多次切割的方法。粗加工時，先使用較強的加工條件，偏移量取得大一些，預留一些余量，快速切割，然后用較弱的加工條件減少偏移量，反方向進行，進行精加工。特別是在切割凹模時，預先留出加工余量，以高速進行粗切割，然后把電源脈沖寬度減小，進行精切割。多次切割法與只靠一次切割比較，在得到相同的表面粗糙度的情況下，不僅平均切割速度快，且由于逐步釋放工件內部的殘余應力，因而工件變形小，尺寸精度明顯提高。
1.5變形和開裂
線切割加工時，由于利用放電熱進行加工，模具表面因放電產生高溫而熔化，然后急冷而產生變質層，變質層上材料由于突然急冷凝固，收縮產生拉伸熱應力而導致出現許多微觀裂紋。而且，線切割加工往往安排在模具熱處理后進行，以避免熱加工中產生的各種應力，造成模具型腔的變形和開裂，提高模具成型精度。但由于線切割去除材料過程中，會造成工件在切割面上對稱平衡的應力發生變化，引發新的變形，切割時材料內各部分的應力平衡被破壞，應力需要重新分布，這種應力的再平衡過程，也可能造成工件變形開裂。依據變形和開裂的原因從以下幾方面進行改善。
1.5.1應根據實際需要的表面品質選擇模具材料
模具材料通常為高碳工具鋼，如，T8A，T10A，及合金工具鋼Crl2，Crl2MV等，一般形狀簡單、體積小、壽命要求不高的模具可選用高碳工具鋼；而對于形狀復雜、壽命要求較高、體積較大的模具宜選用合金工具鋼。因為鋼的成分對淬火變形及殘余內應力的影響很大，由于高碳工具鋼的淬透性較差，其淬火時的熱應力和組織應力都較合金工具鋼為大，所以經常發生高碳工具鋼淬火變形開裂。另外在線切割加工高碳工具鋼時，由于殘余內應力的釋放，也會經常發生開裂現象，所以采用線切割加工模具時，應盡量選用合金工具鋼。
對需要淬火的，應選擇淬透性好的材料，通過對比材料的淬透性曲線和綜合性能來確定最佳材料；若對精度要求很高，就必須選擇硬質合金類材料，而不應選擇不銹鋼或未淬火的高碳鋼等。
1.5.2正確制定熱處理工藝
預備熱處理是防止熱處理變形開裂的有效措施，一般調質處理為預備熱處理，安排在粗加工后進行，它的工藝過程為：鍛造→球化退火→粗加工→調質→半精加工→淬回火→精加工。實踐證明，在粗加工后增加調質處理對控制熱處理變形是行之有效的，它不僅給最后熱處理作好了組織準備，同時也消除了粗加工產生的機械應力。
淬火前工件中存在較大的殘余應力時，必然會加強淬火時的變形的不均勻性，因此在淬火處理前，應該補充進行去應力處理。
為了減少其變形，正確選擇加熱溫度是十分重要的，過高的淬火溫度容易產生不規則變形，所以在不影響使用性能的前提下，應該力求較低的加熱溫度。
嚴格球化退火工藝規范，淬火采用預熱、分級淬火方式，減少淬火應力。淬火鋼應及時回火，盡量消除淬火內應力，降低脆性；對于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應快冷(水冷或油冷)，可消除二類回火脆性。
1.5.3正確編制線切割加工工藝
對易變形的切割零件，要根據零件形狀特征統籌安排切割的起始點、程序走向及夾壓位置，以盡量減小變形量。一般應選擇較平坦，已精加工或對工件性能影響不大的部位設置線切割的起始點。同時在編制零件加工程序時，通過對圖樣分析，在確定切割路線時，應先從有精度要求的一面切起，這樣就可減少加工變形對零件精度的影響。
對凸模零件，在淬火之前應在凸塊坯料中鉆外形起點的穿絲孔，使工件在切割時保持內應力平衡不被破壞，以免從材料外切入引起開裂變形。
線切割加工的零件大多都經過鍛造、淬火處理，內部有較大的殘余應力，經電加工后會被釋放，使模具變形，為避免該現象發生，改變一次切割到位的傳統習慣為粗、精二次切割，以便第一次粗切割后的變形量在精切割時及時地被修正。可先進行預加工，如在線切割部位的對稱中心開一應力狹窄縫隙，使內應力釋放，再進行精加工。
2 結論
以上對線切割加工模具時存在的一些品質問題作了詳細的分析，提出了改進措施。影響線切割加工精度和表面品質的因素很多，如材料的內應力、切割部分和固定夾持部分的剛度、加工工藝和電參數的選擇、機床自身因素，需要在平時的工作中認真細致的觀察分析，找出存在的原因，不斷的用新的工藝方法去實踐，改進生產工藝和生產方式，充分發揮線切割加工模具的優勢。
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