鋼結(jié)硬質(zhì)合金在拉深模具中的應(yīng)用

    鋼結(jié)硬質(zhì)合金是一種以鋼作粘合劑，以碳化物作硬質(zhì)相，用粉末冶金方法制造的硬質(zhì)合金材料，其性能一般介于合金工具鋼與普通硬質(zhì)合金之間。許多鋼結(jié)硬質(zhì)合金燒結(jié)坯件經(jīng)退火后可進(jìn)行普通的切削加工，經(jīng)淬火、回火后有近似于金屬陶瓷硬質(zhì)合金的硬度和良好的耐磨性，也可以進(jìn)行焊接和鍛造，并具有耐磨、抗氧化等特性。盡管這類材料成本較高，制模難度較大，但使用后可顯著提高模具的使用壽命，在大批量生產(chǎn)中具有很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。因此，在更大范圍、更深層次推廣它，對(duì)模具行業(yè)具有非常重要的意義。下面介紹了鋼結(jié)硬質(zhì)合金在自救器拉深模中的具體應(yīng)用。

1 原生產(chǎn)中存在的問(wèn)題

    礦用自救器下外殼尺寸如圖1所示，材料為08A1，料厚0.8mm，生產(chǎn)批量為大批量。成形該制件需兩次拉深。原模具中，凹模材料均為Crl2，所用設(shè)備為普通雙動(dòng)壓力機(jī)。生產(chǎn)中，模具使用一段時(shí)間后，制件表面就會(huì)出現(xiàn)明顯的擦傷痕跡，嚴(yán)重影響了外觀質(zhì)量。觀察發(fā)現(xiàn):*道拉深工序結(jié)束后，半成品外表面已有少量劃痕，二次拉深后擦傷、劃痕明顯增多，而且凹模工作表面磨損嚴(yán)重，還常常粘附著制件材料。修模后也只能拉深幾千個(gè)殼體。為解決這一問(wèn)題，工廠曾嘗試提高模具制造精度，降低表面粗糙度值，甚至拋光、鍍鉻，但仍不能從根本上解決產(chǎn)品表面拉傷、模具壽命短的問(wèn)題。

2.工藝分析

    通過(guò)分析可知:原模具結(jié)構(gòu)、模具工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)以及拉深過(guò)程中的潤(rùn)滑方式基本合理，制件產(chǎn)生擦傷、劃痕主要與模具與被加工坯料表面之間摩擦面的接觸狀況有關(guān)。

    一方面，拉深過(guò)程中坯料與模具表面接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，此時(shí)，若干摩擦與邊界潤(rùn)滑區(qū)得不到潤(rùn)滑劑的補(bǔ)充，就會(huì)使該處的摩擦狀態(tài)急劇惡化另一方面,08A1屬軟材料，若模具硬度低，則會(huì)加劇變形熱的產(chǎn)生盡管Cr12的熱處理硬度已較高，但對(duì)本例大批量連續(xù)拉深仍顯不夠。上述原因?qū)е铝四＞呤褂靡欢螘r(shí)間后，摩擦面的溫度急劇升高)在高溫下，局部金屬熔敷產(chǎn)生摩擦粘結(jié)，使半成品首先出現(xiàn)擦傷和細(xì)微劃痕。此時(shí)，若沒(méi)有及時(shí)修模，前道工序中產(chǎn)生的擦傷和細(xì)微劃痕必然會(huì)在下一道工序中加劇模具的磨損進(jìn)而又增加了拉深力、零件側(cè)壁的拉應(yīng)力和摩擦阻力，使摩擦面溫度進(jìn)一步升高，從而再一次引起金屬熔敷，加劇摩擦粘結(jié)的產(chǎn)生，導(dǎo)致惡性循環(huán)、熔敷愈嚴(yán)重，劃痕愈明顯。

    根據(jù)以上分析，同時(shí)考慮到鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35具有高硬度(淬火硬度可達(dá)69-73HRC),高耐磨性、熱處理變形小以及良好的機(jī)加性等特點(diǎn)，可以滿足本例拉深的使用及加工工藝要求，所以我們將凹模材料Cr12改為鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35。

3.模具制造中的注意事項(xiàng)

    為充分發(fā)揮鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35的優(yōu)良特性，得高樟具壽命.凹樟采用鑲套結(jié)構(gòu)如圖2所示。

    *拉深時(shí)模套要起到壓料作用，故選用耐磨性好、熱處理硬度較高的Cr12為鑲套。二次拉深時(shí)，壓邊部分在合金圈內(nèi)，故洗用45鋼作為鑲查材料。

    (1)凹模的切削加工鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35在良好的退火狀態(tài)下，硬度一般為39-46HRC�？蛇M(jìn)行車、銑、刨、鏜、銼、攻螺紋等工作。切削過(guò)程中，切削速度不宜過(guò)高，進(jìn)給量不宜過(guò)大，背吃刀量不宜過(guò)小。實(shí)踐證明:切削速度過(guò)高，進(jìn)給量過(guò)大，背吃刀量過(guò)小，則刀刃與工件摩擦大，發(fā)熱量大，會(huì)使刀刃磨損量加大、此外，由于刀刃與工件表面相擠壓，加工面發(fā)亮并變硬，因而會(huì)使繼續(xù)切削加工更加困難、實(shí)際加工中可先試低速，然后逐步提高轉(zhuǎn)速。

    切削刀具可以選用YT類硬質(zhì)合金。刀具的幾何角度宜采用前角0 或負(fù)前角1o-2o，后角6o-7o，刀尖磨成圓弧狀(R0.3-0.5mm)。切削時(shí)，不用切削液干態(tài)切削，以免工件急劇硬化.使切削困難。此外，當(dāng)表層硬殼層切削困難時(shí)，可先用45o偏刀將工件表面切成坡面，然后加大背吃刀量切削較軟的部分，使硬殼層隨切屑一起剝落。

    (2)模套及凹模外表面的磨削加工凹模外套的內(nèi)孔應(yīng)加以磨削，表面粗糙度值達(dá)到,圓柱度公差應(yīng)控制在0.015mm以內(nèi)。鋼結(jié)硬質(zhì)合金凹模與模套的結(jié)合面也應(yīng)加以磨削，以保證結(jié)合面的緊密。磨削GT35時(shí)，磨料硬度要高，在保證加工表面粗糙度的前提下，可選擇粒度粗一些的砂輪，以免燒傷工件。砂輪硬度也要適當(dāng)軟一些(可選碳化硅砂輪GC60JV)。磨削時(shí)采用乳化液冷卻，磨削深度為0.004-0.006mm。

    (3)凹模工作部分加工鋼結(jié)硬質(zhì)合金凹模機(jī)加工后用線切割將內(nèi)孔切成，留一定的研磨余量。二次拉深模的45 斜面用電火花加工成形。

    (4)凹模裝配模套與凹模采用熱壓裝配，預(yù)加應(yīng)力通過(guò)模套內(nèi)徑與合金圈外徑的過(guò)盈配合獲得。模具設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)裝配溫度及需要預(yù)加應(yīng)力的大小準(zhǔn)確計(jì)算模套內(nèi)徑尺寸。模套加熱可在熱處理箱式電爐中進(jìn)行。當(dāng)溫度升高到350℃時(shí)開(kāi)始計(jì)算時(shí)間，保溫2h。同時(shí)在凹模底部放一磨好的平板與之一起加溫，以免出爐后冷卻太快，影響裝配。

    (5)其他注意事項(xiàng) 模具導(dǎo)向應(yīng)平穩(wěn)可靠。模具上下板的厚度應(yīng)適當(dāng)加大，以提高模具的剛性和穩(wěn)定性，并減小振動(dòng)。

    模具加工完，應(yīng)使用高硬度的金剛石油石和金剛石研磨膏研磨工作面，以保證表面粗糙度，減小電加工中的變質(zhì)層，充分發(fā)揮鋼結(jié)硬質(zhì)合金的高硬度、高耐磨性。

4.結(jié)束語(yǔ)

    實(shí)踐證明，使用鋼結(jié)硬質(zhì)合金GT35制造的自救器下外殼拉深模，不僅保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，而且極大地提高了模具的使用壽命，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。