1.加工變形的原因
材料本身會有應力,電火花線切割加工打破了材料原有應力的平衡狀態,通過變形來恢復平衡。因為材料的應力是不一樣的,所以電火花線切割加工后材料的變形也會有大有小。這如同一根竹片中間劈開,兩半都彎,大半彎得少,小半彎得多。在電火花線切割加工中,材料難免會有變形,如果變形非常小,在加工要求的精度范圍以內,這種變形幾乎可以忽略不計,但如果變形超出了加工精度要求,會使尺寸出現明顯偏差,影響工件的加工形狀。
電火花線切割加工的變形大小與工件的結構有關系。窄長形狀的凹模、凸模易產生變形,其變形的大小與形狀復雜程度、長寬比等有關系;壁厚較薄的工件容易產生變形。
造成變形的原因是多方面的,譬如,材料問題、熱處理問題、結構設計問題、工藝安排問題及線切割時工件的裝夾和切割路徑選擇問題等等。這些多方面的原因將導致材料內部應力作用發生變形。電火花線切割加工因應力作用對工件形狀的影響如下表1所示。
2.加工變形的預防措施
可以采取一定的措施對電火花線切割加工的變形予以控制,防止變形現象的發生。
(1)安排合理的加工工藝
鋼材料工件的加工路線一般是:下料→鍛造→退火→機械粗加工→淬火與回火→磨加工→電火花線切割加工→鉗工修整。因為應力是材料內固有的,隨強度和硬度的提高而加大。所以材料在淬火工藝環節,內部殘余應力會顯著地增加,材料會發生較大變形,并達到應力平衡狀態。因為淬火前對加工部位進行了機械切削加工,大量的加工余量和廢料在淬火前就去掉了,淬火后電火花線切割加工去除的是達成應力平衡一小部分材料。這樣因電火花線切割加工造成的變形就會很小。另外要改進熱處理工藝,主要是改進回火工藝以降低工件內應力。
(2)切割前的粗加工或應力釋放切割
上面提到了通過在淬火前要對材料進行機械粗加工,在電火花線切割加工中因為切割余量小而變形較小。如果在淬火前沒有進行機械粗加工,需要在一塊淬硬的材料上進行大面積切割,會使材料內部殘余應力的相對平衡狀態受到破壞,材料會產生很大的變形。我們可以先消除材料的大部分應力,辦法是進行粗加工(粗加工),把大部分的余量先去掉,或者是進行釋放應力的路徑切割。對于大件凹模的電火花線切割加工,可以做兩次主切,先將主切的偏移量加大單邊0.1—0.2㎜進行第一次主切,讓其應力釋放,再用標準偏移量進行第二次主切。
如圖1所示,拿到一個形狀已很接近最終工件,已不具有很大變形能力的新的毛壞,如果再附以高低溫的時效處理,材料變形就可算是徹底解決了。
圖1 進行粗加工減少變形
如圖2所示,對于長的狹窄外形,先在此型孔內部進行釋放應力的路徑切割,再加工型孔外形。
圖2 釋放應力切割
(3)加工穿絲孔
切割凸模時,如果不加工穿絲孔,直接從材料外切入,如圖3(a),因材料應力不平衡產生變形,會產生張口變形或閉口變形。可在材料上加工穿絲孔,進行封閉的輪廓加工,如圖3(b)可明顯減少電火花線切割加工帶來的變形。
(a)變形較大 (b)變形較小
除此以外還有很多的防止材料變形的方法,我們在線切割加工的過程中,明白材料變形的原因及過程,在變形之前進行預處理,就能夠大大減少可能因為材料變形引起的尺寸誤差,提高產品的成品率。
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