关于S136H模具钢材表面裂纹问题的解释

关于S136H模具钢材 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面裂纹问题的解释 关于S136H模仁料表面裂纹问题的解释 发生情况(现象 & 投诉内容) 1、【现象】S136H模芯料出现两条对称的浅状裂痕。 2、【投诉内容】疑似钢料裂纹或杂质所致。 事实的把握(部品的确认结果 & 要因 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ) 1.【事象品零部件的确认】 材料问题实拍图 2、【疑似要因分析】 A、如是钢料本身缺陷所致的裂纹应为不规则树枝状且深度较深，而图中所示的直线裂痕极浅，且未穿透上下两端，应可排除是钢料开裂所致; B、如是钢料中杂质造成，其常态表现应为成不规则形状分布的点状砂眼，而不会形成如此规则的直线裂痕。 原因的追查(发生的机械机理 & 原因分析) 1、【发生的机械机理】 电火花线切割加工是利用放电热进行加工。模具材料表面因放电高温而融化，然后急冷，结果就生成了变质层(又称热影响层)，变质层由熔融再凝固层、再淬火层及再回火层组成。由于腐蚀液几乎不能对熔融再凝固层腐蚀而且成白色，又被称之为白亮层，该层与铸造组织类似，且常常产生许多微观裂纹。这种微观裂纹是由于金属从熔化状态突然急冷凝固，因材料收缩而产生的拉伸热应力造成的。在常规的线切割电规准参数条件下，更容易出现裂纹，并存在空洞。 2、【原因分析】 A、变质层的厚度随脉冲能量的增大而变厚。脉冲能量对显微裂纹的影响极其明显，能量越大，显微裂纹则越宽越深; B、在电火花加工过程中电介质(一般为煤油)可能不清洁，没有及时更换;或者放电时产生的杂质没有被有效冲刷，排屑不畅造成此处杂质、金属细屑积聚，放电所致。 适当的对策(对策的内容) 【对策的内容】 A、优化线切割加工的工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，选择合理的工艺参数，以防止模具表面发生过热的现象，减少和避免变质层的形成，消除表面显微裂纹。 B、推荐采用多次放电加工，最后阶段采用低电流高频率放电，在电火花加工完成后及时回火去应力，再用油石打磨尽量去除白层。 附:1、《电火花线切割加工》 2、《电火花加工工艺(EDM)对模具表面完整性的影响》 电火花线切割加工 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 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。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。 三 显微裂纹的形成机理与预防措施 线切割是利用放电热效应进行加工的，模具材料表面因放电产生高温而熔化，然后急冷产生变质层，变质层上常出现较多的显微裂纹，这种显微裂纹大多是由于金属从熔化状态突然急冷凝固，材料收缩产生拉伸热应力所造成的。 不同的工件材料对裂纹的第三性也不同，硬脆材料容易产生裂纹。工件预先热处理状态对裂纹的产生也有较大影响，加工淬火材料比加工淬火后为退火材料容易产生裂纹，因为淬火材料硬脆，原始应力也较大。 为防止模具表面产生显微裂纹，应对钢材热加工(铸、锻)、热处理直到制成模具的各个环节都要充分关注和重视，并采取相应的措施。?在线切割加工前的热处理，应不免材料过热、渗碳、脱碳等现象;?线切割时应优化电规准:1)采用高峰值窄脉冲电参数，使工件材料以气相抛出，气化热大大高于融化热，以带走大部分热量，避免工件表面过热;2)有效地进行逐个脉冲检测，控制好集中放电脉冲串的长度，也可解决局部过热问题，消除显微裂纹的产生;3)脉冲能量对显微裂纹的影响极其明显，能量越大，显微裂纹则越宽越深;脉冲能量很小时，例如采用精加工电规准，表面粗糙度值小于Ra1.25μm,一般不易出现显微裂纹;?工作液中的电蚀产物(如液渣等)常会导致集中放电，形成显微裂纹。 此外，在线切割加工中心，为了预防裂纹和变形，加工条件也应慎重选择，尤其是对于那些大型、厚壁、形状复杂、厚度不均匀的模具零件，宜采用多次切割法，这是减少和去除表面缺陷的一种非常有效的方法。以及应选择叫平坦，易精加工或对工件性能影响不大的部位设置线切割的起始点，这也很重要。对于有些要求高的模具，可采用多种有效措施，在线切割加工后把表面变质层抛除、研磨掉，提高零件的表面质量。 四 结语 优化线切割加工的工艺方案，选择合理的工艺参数，以防止模具表面发生过热的现象，减少和避免变质层的形成，消除表面显微裂纹，对于提高模具制造质量和延长模具使用寿命均是十分有效的。 电火花线切割加工中如何避免被加工模具产生裂纹 电火花加工是利用放电热进行加工。模具材料表面因放电高温而融化，然后急冷，结果就生成了变质层(又称热影响层)，变质层由熔融再凝固层、再淬火层及再回火层组成。由于腐蚀液几乎不能对熔融再凝固层腐蚀而且成白色，又被称之为白亮层，该层与铸造组织类似，且常常产生许多微观裂纹。这种微观裂纹是由于金属从熔化状态突然急冷凝固，因材料收缩而产生的拉伸热应力造成的。再凝固层的厚度，因加工条件不同而异，切割速度越快则越厚，而且几乎不受切割加工前热处理状态的影响。 再淬火层是未被熔化但被加热至相变点以上而急冷的，该层的厚度比凝固层薄。过热淬火组织很脆，对裂纹十分敏感，通过再次回火可以减小这种特性。再回火层是钢加热到回火温度以上、相变点以下的温度范围内形成的软化层，其硬度比内部还低。 电极丝主要成分为铜(Cu)，线切割时固熔于被切割材料而生成较软的Fe- Cu固熔体，再淬火层也不明显，不仅加工层的残余应力位释放，而且模具本体中残余应力也很高，同时，加工过程中端部还有应力集中。两者的综合作用使拉伸应力急剧提高，从而使裂纹向内部扩展，有的工件甚至会产生大裂缝。 易产生裂纹的条件是脉冲宽度较宽与电流较大。此外，电极上放电点集中在某一点上，发生电弧放电，产生裂纹的概率也大。 为了防止模具产生裂纹，电火花加工前的热处理应避免过热、渗碳、脱碳等，热处理后表面磨削加工量，避免产生较大的残余应力。 线切割加工时还应当保持工作液的清洁，以使工作液保持一定的电阻率，这是因为工作液电阻率减小会引起电解，增大加工面产生微裂纹的倾向。工作液中的电蚀产物液渣等也常导致集中放电。 在电火花线切割中，为了预防裂纹和变形，加工条件也要慎重选择，尤其是对大型、壁厚、形状复杂、厚度 不均的模具，采用多次加工是有效方法。大型工件热处理的残余应力较大，材料中的内应力平衡被破坏，工件的变形也较大，可对所定尺寸单边留2~3mm余量进行粗加工，然后单边留0.03mm余量进行半精加工，最后精加工达到规定尺寸。要慎重选择加工速度，不恰当地追求高速度，往往事与愿违。同时，应该选择较平坦、易精加工或对工件性能影响不大的部位设置始点。 电火花加工工艺(EDM)对模具表面完整性的影响 保护模具型腔表面的完整性，是EDM工艺的一个重要方面。型腔表面光洁度的完整性，取决于EDM工艺中形成的热蚀层，这其中包括了电极与工件之间发生的电火花转移。而在这一转移过程中，施加于工件上的电流会使金属熔化和汽化，并在型腔内形成热蚀层。若要了解EDM对表面完整性的影响，必须首先了解型腔内产生的不同热蚀层。EDM影响的不仅是金属的工作面，而且也包括其下层。 热蚀层 受到EDM工艺影响的层面，被称为金属蚀变区。图1所示的金属蚀变区由两个受到热蚀的原料层构成:再铸层(或称白层)和热影响区。 图1 各个热影响层和再沉积层(该图片由 Poco 石墨提供) 白层是由于表面虽被加热至熔融状态，但温度并不足以使熔融物进入冲模间隙并被冲洗掉而形成的。EDM工艺会改变这一层面的金相组织和其特性，这是因为该层是在冲洗过程中，由无法去除的熔融金属在绝缘液中迅速冷却并在型腔中重新固化而形成的。 该层所包含的一些可去除的颗粒，却在被冲洗出冲模间隙之前固化并重新沉积于表面。由于白层含有大量碳，因此其结构明显不同于基料。这一富碳层是由于EDM工艺中，电极和绝缘液中含有的烃类发生降解而形成的，并在材料处于熔融状态时渗入白层。 图2所示为采取EDM工艺前后，对基料的降解情况进行的元素分析。它表明，实施EDM之后的碳含量明显大于实施之前。 图2采取EDM工艺前后，对基料的降解情况进行的元素分析 白层以下为热影响区。该层由于经过热处理，因此富含碳的白层对其影响甚微。但由于热影响区未达到熔融温度，不足以改变材料结构，因此保留了母料中的金相组织。而热影响区以下的原材料层不受EDM 工艺的影响。 微裂纹 模具中产生的大量微裂纹，一直是模具生产商非常关注的问题。如图3所示，白层中产生的微裂纹清晰可见。 如果该层变得太厚，或未采用EDM精加工或抛光工艺将其去除，微裂纹就会在一些用途中导致部件过早损坏。此外，这些微裂纹也会降低材料的耐腐蚀和耐疲劳性能。所以，表面完整性应成为评价EDM技术特性的首要因素，而该技术的主要目标也是要建立可以克服该问题的工艺条件。 图3 横截面上所看到的白层中的微裂纹 在EDM工艺周期中由于时间效应产生的热应力，导致了微裂纹的形成。其深度一定程度上取决于EDM程序的控制，而电火花强度的增大无疑会使白层变厚，并使型腔中的微裂纹数量增多、尺寸变大。很明显，受EDM工艺影响的表面完整性如今可通过控制EDM的供电而予以控制。影响表面完整性的特定参数包括电压、电流强度、时间效应和占空比。通过控制这些参数，可以优化工艺效率，并控制粗加工、半精加工和精加工阶段的表面完整性。 由于EDM放电过程产生了白层和微裂纹，因此可以保守地认为其厚度取决于电火花的能量强度。当电火花能量减小时，我们就会看到在粗加工到精加工的工艺条件变化过程中，白层深度和微裂纹数量都逐渐减少了。 工件的特性 影响模具表面完整性，不仅包括电火花强度，而且也包括被加工金属的导热系数。导热系数高的金属，产生的白层通常比导热系数低的要薄，而且微裂纹也少。 这一现象是由于高导热系数的金属表面的能量耗散所致。据此，我们可以认为铜合金的高导热系数和韧性，会使热影响区减小，产生的微裂纹减少。相反，在采用导热系数低的材料(如工具钢)时，由于在原料将能量释放到周围区域之前，火花区的电火花强度仍将保持较长时间，因此会产生较厚的热影响层和较多的微裂纹。 燃烧的碳化物会带来另一问题，即模具材料会变得异常脆弱，且热裂解程度高于其它材料。有些人认为该材料的电导率高，但是含有碳化钨或碳化硅颗粒的碳化物需要用钴粘结剂进行粘剂。正是这种具有高电导率的钴粘结剂，成为EDM工艺的影响区域，而非碳化物本身。电火花产生的能量，会使粘结剂裂开，从而使碳化物颗粒掉入冲模间隙。 表面光洁度和完整性 作为表现型腔质量的两个不同因素，表面光洁度和表面完整性都是模具所具有的重要特性。影响型腔内各个层面的机器参数，也同样影响着表面光洁度。图4 表明了EDM工艺中，电流强度和时间效应对表面光洁度的影响。 图4 EDM工艺中，电流强度和时间效应对表面光洁度的影响 使用的电极材料是另一项影响因素。电极材料对型腔内各层面的表面完整性影响很小，但却对型腔表面的光洁度起着重要作用。通过改善型腔的表面光洁度，可以降低生产成本、交货时间，并提供优质模具。经过EDM精加工的模具，可以直接在储罐外使用;而其它模具由于需要抛光或刻蚀，因而产生附加成本。采用高频EDM程序，可以在电流强度低和时间效应短的情况下进行精加工。电极材料的质量与EDM程序共同决定了加工效果。若不考虑EDM程序，则型腔的表面性能可反映出加工型腔的电极材料的质量。 材料所含的颗粒尺寸及相应的孔径，对于其具有良好的表面光洁度非常重要。若由于电极材料的结构而无法使模具具有特定的表面光洁度，则EDM设备在运行时就永远无法达到所期望的表面光洁度。 图5中列出了两种具有同样机器参数的材料的表面光洁度。其中，具有良好结构的材料拥有较光滑的表面，达到预期的加工效果也无须依赖抛光工艺。 图5 两种具有同样机器参数的材料的表面光洁度 微观结构差的电极材料(如颗粒形状大或不规则)，会由于不同程度的磨损而使开腔表面变得不均匀。由于多型腔模具中的型腔表面光洁度应保持一致，因此这种情况对该模具变得尤为关键。若采用石墨电极材料，则应严格确保所有电极的质量一致。由于各个厂家提供的石墨牌号的耐磨损性不同，因此EDM设备有可能达不到程序设定的表面光洁度。这种情况，在用各种电极材料生产或用EDM设备制造模具时颇为常见。 局限性 由于表面光洁度和表面完整性影响了模具质量，因此必须了解EDM在这两个方面的局限性。尽管在当今的EDM工艺中，能采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 技术和设备进行精密加工，然而在优化工艺方面，常规手段还是压倒了这些技术。 如果不知道如何计算白层厚度、不了解电极材料对EDM工艺的影响，那么对优化工艺的尝试可能会导致优质部件性能下降甚至毁坏。