Часть 1. Рациональный дизайн
Пресс-форма проектируется в основном в соответствии с требованиями эксплуатации, и её конструкция порой не может быть полностью рациональной и равномерно симметричной. Это требует от конструктора принятия эффективных мер при проектировании пресс-формы, не влияющих на её эксплуатационные характеристики, и стремления уделять внимание технологическому процессу изготовления, рациональности конструкции и симметрии геометрической формы.
(1) Старайтесь избегать острых углов и участков с большой разницей в толщине.
Переход между толстыми и тонкими секциями формы должен быть плавным. Это позволяет эффективно снизить разницу температур в поперечном сечении формы, уменьшить термическое напряжение и одновременно снизить неодновременность трансформации ткани в поперечном сечении, а также снизить напряжение в ткани. На рисунке 1 показано, что форма оснащена переходным галтелем и переходным конусом.
(2) Соответствующим образом увеличьте технологические отверстия.
Для некоторых форм, которые не могут гарантировать равномерное и симметричное поперечное сечение, необходимо заменить несквозное отверстие на сквозное или увеличить некоторые технологические отверстия соответствующим образом, не влияя на производительность.
На рисунке 2а показана матрица с узкой полостью, которая после закалки будет деформироваться, как показано пунктирной линией. Добавление в конструкцию двух технологических отверстий (как показано на рисунке 2б) позволяет уменьшить разность температур в поперечном сечении во время закалки, снизить термические напряжения и значительно улучшить деформацию.
(3) Используйте как можно больше закрытых и симметричных структур.
Если форма формы открытая или асимметричная, распределение напряжений после закалки неравномерное, и она легко деформируется. Поэтому для обычных деформируемых желобчатых форм перед закалкой следует выполнить армирование, а затем обрезать его после закалки. Заготовка желоба, показанная на рисунке 3, изначально была деформирована на R после закалки, и армирование (заштрихованная часть на рисунке 3) может эффективно предотвратить деформацию при закалке.
(4) Принять комбинированную структуру, то есть сделать форму для отвода, отделить верхнюю и нижнюю формы формы для отвода, а также отделить матрицу и пуансон.
Для больших штампов сложной формы и размеров >400 мм, а также пуансонов малой толщины и большой длины лучше всего использовать комбинированную конструкцию, упрощающую сложную, сокращающую крупное до мелкого и изменяющую внутреннюю поверхность формы на внешнюю, что не только удобно для обработки нагреванием и охлаждением.
При проектировании комбинированной конструкции ее, как правило, следует разлагать по следующим принципам, не влияя на точность посадки:
- Отрегулируйте толщину таким образом, чтобы поперечное сечение формы с сильно различающимися поперечными сечениями после разложения было в основном однородным.
- Разлагаются в местах, где легко возникает напряжение, рассеивают его и предотвращают растрескивание.
- Совместно с технологическим отверстием сделайте структуру симметричной.
- Он удобен в холодной и горячей обработке, прост в сборке.
- Самое главное — обеспечить удобство использования.
Как показано на рисунке 4, это большой штамп. При использовании интегральной конструкции не только возникнут трудности с термообработкой, но и неравномерная усадка полости после закалки, что может привести к неровностям и искривлению плоскости режущей кромки, которые будет сложно устранить при последующей обработке. Поэтому можно использовать комбинированную конструкцию. Согласно пунктирной линии на рисунке 4, штамп разделён на четыре части, которые после термообработки собираются и формуются, а затем шлифуются и подгоняются. Это не только упрощает термообработку, но и решает проблему деформации.
Часть 2. Правильный выбор материала
Деформация и растрескивание при термообработке тесно связаны с используемой сталью и ее качеством, поэтому они должны основываться на эксплуатационных требованиях к пресс-форме. Разумный выбор стали должен учитывать точность, структуру и размер пресс-формы, а также природу, количество и методы обработки обрабатываемых объектов. Если к общей пресс-форме не предъявляются требования к деформации и точности, с точки зрения снижения затрат можно использовать углеродистую инструментальную сталь; для легко деформируемых и трескающихся деталей можно использовать легированную инструментальную сталь с более высокой прочностью и более медленной критической скоростью закалки и охлаждения; например, кристалл электронного компонента изначально использовал сталь T10A, большую деформацию и легко растрескивание после закалки в воде и охлаждения в масле, а закалочная полость в щелочной ванне нелегко закалить. В настоящее время используют сталь 9Mn2V или сталь CrWMn, закалочная твердость и деформация могут соответствовать требованиям.
Видно, что даже если деформация формы из углеродистой стали не соответствует требованиям, использование легированной стали, такой как 9Mn2V или CrWMn, по-прежнему экономически выгодно. Хотя стоимость материала несколько выше, проблема деформации и растрескивания решается.
При правильном выборе материалов необходимо также усилить контроль и управление сырьевыми материалами, чтобы предотвратить растрескивание пресс-форм из-за дефектов сырья.
Под редакцией Мэй Цзян из MAT Aluminum
Время публикации: 16 сентября 2023 г.
