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基于线切割加工中模具表面变质层的分析
基于线切割加工中模具表面变质层的分析
2012年11月29日 来源:一百加工网 浏览次数:
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电火花线切割加工模具已在模具制造中得到广泛应用。然而，线切割加工时也会对模具表面造成某些负面影响，在线切割的瞬时高温和工作液的快速冷却作用下，模具表面经线切割后会形成变质层，使表面硬度下降，并产生显微裂纹等弊病，严重影响模具的制造质量和使用寿命，应引起足够重视。
一 变质层的形成
电火花线切割是利用瞬间放电能量的热效应，使工件材料熔化、蒸发达到尺寸要求的加工方法。由于线切割的工作液多采用具有介电作用的液体，因此在加工过程中还伴有一定的电解作用。切割时的热效应和电解作用，通常使加工表面产生一定厚度的变质层，如表层硬度降低，出现显微裂纹等，致使线切割加工的模具易发生早期磨损，直接影响模具冲裁间隙的保持以及模具刃口容易崩刃，缩短了模具的使用寿命。
对于碳钢来说，工件表面的熔化层（变质层由熔化凝固层与热影响层组成）在金相照片上呈现白色，有成为白层。它与基体金属完全不同，是一种树枝状的淬火铸造组织，与内层的结合也不甚牢固。它主要由马氏体、大量晶粒极细的残余奥氏体和某些碳化物组成。
二 变质层的影响因素
1、工件材料的金相组织及元素成份 由于电火花的放电作用，使工件材料表面层的金相组织发生了明显的变化，形成不连续的。厚度不均匀的变质层。它与工件材料、电极丝材料、脉冲电源和工作液等到参数有关。经金相组织分析，变质层中残留了大奥氏体。在使用钼丝电极丝和含碳工作液时，经光谱分析和电子探针检测，在变质层内，钼和碳元素的含量大幅度增加；而使用铜丝电极丝和去离子水的工作液时，发现变质层内铜元素含量增加，而无渗碳现象。
2、变质层的厚度 通常，变质层的厚度随脉冲能量的增大而变厚。因电火花放电过程的随机性，在相同的加工条件下，变质层的厚度往往是不均匀的，从有关试件所测得的变质层厚度的数据表明，线切割电规准对变质层厚度有明显的影响。例如：电极丝为黄铜丝，低速走丝（0.6m/s）加工电压60V，电流5.5A，变质层厚度最大值为20.0μm,平均增为13.8μm。
3、显微硬度明显下降，并出现显微裂纹 由于变质层金相组织和元素含量的变化，使工件表面的显微硬度明显下降。例如在去离子水中进行电火花线切割加工后，工件表面硬度值由线切割前的970HV下降到线切割加工后的670HV，通常在距表面十几微米的深度内出现了线切割的软化层。同时，表面变质层一般存在拉应力，会出现显微裂纹。尤其是切割硬质合金时，在常规的电规准参数条件下，更容易出现裂纹，并存在空洞。危害极大。
（工中心 加工资）
编辑:一百加工通讯员
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