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模具的线切割加工技术

  当前,很多模具都采用快走丝线割机加工,线切割后的工件表面粗糙度Ra≥2.5μm,硬度分布和内应力状态都很差。


  线切割机加工时,放电区电流密度高达10000A/mm2,温度高达10000℃-12000℃,加注的介质液急剧冷却,致使切割面表层硬度仅20HRC左右,而内部淬火层硬度却高达70HRC以上,其后为热影响区,再后才是原硬度区。


  尤为严重的是,原材料内部因为淬火呈拉应力状态,线切割所产生的热应力也是拉应力,两种应力叠加的结果很容易达到材料的强度极限而产生微裂纹,从而大大缩短冲模寿命,因此,线切割不能作为凸模、凹模的最终加工工序。


  目前,多数模具加工企业是在线切割后,用研磨的办法去掉表层20HRC的灰白层(即白层)后便进行装配使用。这样做虽然可以去掉硬度低的白层,但没有改变线切割造成的应力区的应力状态,即使增大线切割后的研磨余量,但因高硬层硬度高(达70HRC),研磨困难,过大的研磨量容易破坏零件几何形状,故线切割产生的高硬度层并不能提高冲模寿命,因为其脆性大是产生裂纹、崩刃的根本原因。


  线切割后磨削加工,可去掉低硬度的白层和高硬层,提高冲模寿命。因为磨削时产生的热应力也是拉应力,与线切割产生的热应力叠加,无疑也会加剧冲模损坏。若在磨削后,再进行低温时效处理,则可消除应力影响,显著提高冲模韧性,使冲模寿命提高。因为几何形状复杂的冲模大多数是采用线切割加工,所以,磨削形状复杂的冲模必须采用价格昂贵的坐标磨床和光学曲线磨床,而这两种设备一般线切割厂家都不具备,故推广困难。


  高速走丝电火花线切割加工中,工作液是脉冲放电的介质,对加工的影响很大。工作液一般要求有一定的绝缘性能、较好的洗涤性能、较好的冷却性能和对环境无污染,对人体无危害。工作液的配置也相当重要,太浓、太淡时,均会引起断丝,—般水液浓度比均在1:10到1:20范围内。切割速度要求高或大厚度工件切割时,浓度适当低些,这样加工比较稳定,且不易断丝。但工作液浓度也不能太低,否则,将使工作液绝缘性能降低,电阻率减小,冷却能力增强,从而降低了对工件的润滑作用,不利于排屑,也容易断丝。


  为保证工作液通道无阻塞,工作液流量的大小也应适当控制,一般在切割完毕时,因工件被切割段在工作液力作用下产生下垂,切割部位脱落,电极丝极易被夹断,此时,应使工作液保持一定的压力和流量,及时把腐蚀物排出,从而防止断丝现象的产生。切割铝、铜等软性材料时,特别是在切割材料比较厚的情况下,为了提高加工效率和表面光洁度,减少断丝现象,可采用一些专用冷却液,也有利于环境保护。


  高速走丝电火花线切割加工中,为了高效地加工出符合要求的工件,对操作人员也有一定的要求。操作人员要正确地理解图样的各项技术要求。工作液要及时更换,保持一定的清洁度,保证上、下喷嘴不阻塞、流量合适。电极丝校准垂直,工件装夹正确。合理选用脉冲电源参数,加工不稳定时要及时调整变频进给速度等。切换功能键时,切勿在加工过程中进行,以免开关接触不良造成短路或引起电极丝烧伤,以至断丝。在切割完毕时,切除部位会在重力的作用下坠落,电极丝极易被夹断,可采用磁铁吸附、夹板夹持等方法及时固定,避免断丝。


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