粉末冶金成型模具芯棒制造工艺的改进

2023-01-05 15:33:13
        1问题提出粉末冶金成型芯棒是保证制品的内孔成形的模具零件,其表面承受较大的压应力,并受到粉末的反复摩擦,当粉末填充不均匀时,还承受大的弯曲应力,因而要求有高的抗变强度、高硬度、高耐磨性。芯棒大多数为长杆件,在压制和脱模时,其下部连接部分反复承受拉、压应力作用,要求有好的性和高的疲劳强度,为此芯棒工作部分要求硬度大于60HRC,其余部分硬度35~45HRC.合金工具钢有良好的使用性能和加工性能,加之原料充足,成本低廉,因而它是粉末冶金模具运用最广的一类材料,本例所用芯棒材料选用GCr15.在加工芯棒过程中,芯棒的成品率只有10%主要反映在芯棒的尺寸公差及形位公差超差,另外芯棒的使用寿命低。制约了粉末冶金制品的批量生产。
  2问题分析2.1芯棒传统加工工艺下料―热处理车加工热处理磨加工―钳工研磨热处理:球化退火使碳化物呈粒状分布,改善切削加工性能,并为最终热处理作好组织准备。
  车加工:偏面车总长120mm,两头钻D1mm中心孔、米用一夹一顶的装夹方式加工,将直径d3-0.005mm车热处理:将芯棒缓慢预热600快速加热至830~860t,油淬,150~200t回火。
  磨加工:将中心孔研磨好,采用鸡心夹头,两顶磨外园d研磨量。
  钳工研磨:研磨d3-0.005mm外圆到图样要求。
  2.2芯棒传统加工工艺分析在加工过程中,芯棒直径d3-0.005mm、圆柱度和垂直度很难保证,合格率大约10%.在使用过程中,芯棒容易断,降低硬度后,又容易磨损或变形,连接部易拉断,另外压形制品的内外同轴度或外圆跳动无法保证,长期以来一直制约着粉末冶金制品的批量生产。根据上述现象,仔细分析,主要有以下几个原因。
  工难度,尺寸精度及形位公差不易保证。
  与模冲配合部分过长,导致芯棒与模冲的配合精度反而降低,另外台阶连接处为压紧连接,因模具的配合间隙及装粉均匀性的影响,使芯棒在工作过程中,受一定的弯曲应力作用,出现较大的变形,导致压形产品同轴度超差,无法获得合格的压坯。
  芯棒连接部分容易脆断,是此处硬度过高所致。
  热处理变形大,台阶连接处容易出现热处理裂纹。由于淬火冷却时产生的淬火应力(组织应力及热应力),使芯棒的尺寸、形状发生了较大的变化,导致磨削加工无法达到需要的尺寸精度及形位公差。芯棒的台阶处易产生应力集中,此处的淬火应力更大,当超过断裂强度时,将形成裂纹。
  细长芯棒车削和磨削加工时容易产生变形,尺寸公差及形位公差难以控制,车削加工的成品率大约80%,磨削加工的成品率低于10%. 3采用改进方法3.1芯棒改进后的加工工艺度,表面粗糙度Ra3.2.平磨:平磨两端面,保证长度(120线切割:在GCr15直径d38mm的材料上线切割为d 3+.3mm的芯棒毛坯。
  毛坯磨削成直径d3+0:015mm长度(120±0.1)mm芯棒半成品。
  起来,焊接后用生石灰保温8小时。
  精加工:将保温后的芯棒精车,台阶外圆d8-.。1、长度6:mm,打顶针孔。保证d3-.。5mm外圆长度L,其余外圆磨至d3-01. -0.005mm外圆到图样要求。
  3.2芯棒改进后的加工工艺分析选用直径d38mm的GCr15棒料直接进行热处理,可以避免细芯棒因为热处理所造成的表面氧化与脱碳、冷却畸变与开裂、软点等缺陷。
  线切割是利用移动的金属丝(钼丝)作电极对工件进行脉冲火花放电腐蚀,实现切割成型的加工方法,可以解决车加工因芯棒较细,切削难度较大,各部尺寸不容易保证,零件合格率不足80%的问题。
  用无芯磨取代外圆磨。无芯磨采用无心研削法,并不夹住工件的轴心,而施行磨削的方法,可以避免细芯棒在外圆磨加工时因装夹、径向磨削力作用产生变形,而导致报废的情况。
  焊接后用生石灰保温,可以使芯棒缓冷,降低应力,同时使芯棒的连接处硬度适当降低,增加性,避免出现芯棒连接处的脆断。
  精加工台阶尺寸,保证台阶长度6-.。1mm,保证芯棒装配时,有一定的游动量,实现自动调心。磨外圆至d3-0.2,使芯棒有合理的配合长度,保证配合精度。从而模具有很好的安装精度,保证压形坯有很好的形位公差。
  4结论通过对芯棒加工工艺的改进,芯棒加工难度大大降低,芯棒加工精度得到保证,芯棒合格率由不足10%提高90%,可以有效的满足生产线压制产品时芯棒的损耗,提高了生产效率。

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