1問題提出粉末冶金成型芯棒是保證制品的內孔成形的模具零件,其表面承受較大的壓應力,并受到粉末的反復摩擦,當粉末填充不均勻時,還承受大的彎曲應力,因而要求有高的抗變強度、高硬度、高耐磨性。芯棒大多數為長桿件,在壓制和脫模時,其下部連接部分反復承受拉、壓應力作用,要求有好的性和高的疲勞強度,為此芯棒工作部分要求硬度大于60HRC,其余部分硬度35~45HRC.合金工具鋼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運用最廣的一類材料,本例所用芯棒材料選用GCr15.在加工芯棒過程中,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,另外芯棒的使用壽命低。制約了粉末冶金制品的批量生產。
2問題分析2.1芯棒傳統加工工藝下料―熱處理車加工熱處理磨加工―鉗工研磨熱處理:球化退火使碳化物呈粒狀分布,改善切削加工性能,并為最終熱處理作好組織準備。
車加工:偏面車總長120mm,兩頭鉆D1mm中心孔、米用一夾一頂的裝夾方式加工,將直徑d3-0.005mm車熱處理:將芯棒緩慢預熱600快速加熱至830~860t,油淬,150~200t回火。
磨加工:將中心孔研磨好,采用雞心夾頭,兩頂磨外園d研磨量。
鉗工研磨:研磨d3-0.005mm外圓到圖樣要求。
2.2芯棒傳統加工工藝分析在加工過程中,芯棒直徑d3-0.005mm、圓柱度和垂直度很難保證,合格率大約10%.在使用過程中,芯棒容易斷,降低硬度后,又容易磨損或變形,連接部易拉斷,另外壓形制品的內外同軸度或外圓跳動無法保證,長期以來一直制約著粉末冶金制品的批量生產。根據上述現象,仔細分析,主要有以下幾個原因。
工難度,尺寸精度及形位公差不易保證。
與模沖配合部分過長,導致芯棒與模沖的配合精度反而降低,另外臺階連接處為壓緊連接,因模具的配合間隙及裝粉均勻性的影響,使芯棒在工作過程中,受一定的彎曲應力作用,出現較大的變形,導致壓形產品同軸度超差,無法獲得合格的壓坯。
芯棒連接部分容易脆斷,是此處硬度過高所致。
熱處理變形大,臺階連接處容易出現熱處理裂紋。由于淬火冷卻時產生的淬火應力(組織應力及熱應力),使芯棒的尺寸、形狀發生了較大的變化,導致磨削加工無法達到需要的尺寸精度及形位公差。芯棒的臺階處易產生應力集中,此處的淬火應力更大,當超過斷裂強度時,將形成裂紋。
細長芯棒車削和磨削加工時容易產生變形,尺寸公差及形位公差難以控制,車削加工的成品率大約80%,磨削加工的成品率低于10%. 3采用改進方法3.1芯棒改進后的加工工藝度,表面粗糙度Ra3.2.平磨:平磨兩端面,保證長度(120線切割:在GCr15直徑d38mm的材料上線切割為d 3+.3mm的芯棒毛坯。
毛坯磨削成直徑d3+0:015mm長度(120±0.1)mm芯棒半成品。
起來,焊接后用生石灰保溫8小時。
精加工:將保溫后的芯棒精車,臺階外圓d8-.。1、長度6:mm,打頂針孔。保證d3-.。5mm外圓長度L,其余外圓磨至d3-01. -0.005mm外圓到圖樣要求。
3.2芯棒改進后的加工工藝分析選用直徑d38mm的GCr15棒料直接進行熱處理,可以避免細芯棒因為熱處理所造成的表面氧化與脫碳、冷卻畸變與開裂、軟點等缺陷。
線切割是利用移動的金屬絲(鉬絲)作電極對工件進行脈沖火花放電腐蝕,實現切割成型的加工方法,可以解決車加工因芯棒較細,切削難度較大,各部尺寸不容易保證,零件合格率不足80%的問題。
用無芯磨取代外圓磨。無芯磨采用無心研削法,并不夾住工件的軸心,而施行磨削的方法,可以避免細芯棒在外圓磨加工時因裝夾、徑向磨削力作用產生變形,而導致報廢的情況。
焊接后用生石灰保溫,可以使芯棒緩冷,降低應力,同時使芯棒的連接處硬度適當降低,增加性,避免出現芯棒連接處的脆斷。
精加工臺階尺寸,保證臺階長度6-.。1mm,保證芯棒裝配時,有一定的游動量,實現自動調心。磨外圓至d3-0.2,使芯棒有合理的配合長度,保證配合精度。從而模具有很好的安裝精度,保證壓形坯有很好的形位公差。
4結論通過對芯棒加工工藝的改進,芯棒加工難度大大降低,芯棒加工精度得到保證,芯棒合格率由不足10%提高90%,可以有效的滿足生產線壓制產品時芯棒的損耗,提高了生產效率。
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