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硬質合金模具的使用技術現狀

文章出處: 作者: 責任編輯: 人氣:-92 發表時間:2016-07-15
一、非標硬質合金和新型硬質合金模具應用現狀  

  1.非標硬質合金模具毛坯應用狀況所謂非標是指未列于國家標準中的異型毛坯。這方面用得較多的是無磁模、級進模等。無磁模一般選YGl5或YG2O硬質合金制作。如四川899廠就用YGl5來制軟磁壓模。江西光學儀器總廠就用YG2O和YG2OC作軟磁鏡面沖載模。在沖載鎳基合金IJ5O時,鏡面平行度《0.0O5mm,粗糙度Ra〈0.2Um,改用沖載技術后比研磨加工效率要高出幾十倍。自貢無線電一廠用YWC無磁硬質合金作軟磁材料成型模,壽命達50-100萬次。無論是單工位還是多工位級進模,大多選YGl5、YG2O和YG2OC為主,也有選鋼結合金的。如上海手表廠用硬質合金制作的分輪片組合級進模,在300-400次/min的沖速下工作了216萬次,生產高精度合格產品400萬個。定子級進模也以300次/min的速度生產合格產品近100萬個。南京長江機器廠的電機定、轉子鐵芯沖模刃磨1次可沖50萬次,總壽命達5000-6000萬次。江蘇華晶電子集團的硬質合金多工位級進模,在沖速400-600次/min下沖裁引線框架材料,總壽命約5000萬次。大連電機廠的電器插件產品級進沖裁模,改用國產硬質合金后,使用壽命在7000萬次以上,時間達2年多。近些年來,粉末冶金制品成形模整形模也開始選用硬質合金材料。如YG8成形模每付可壓70萬件產品而鋼模僅I000次廠副,高鉻鋼副。滬州長江機械廠用YG8做雙金屬軸套整形模,壽命達100方件以上,而GCrl5鋼模壽命僅1000件。  

  二、新型硬質模具材料的開發  

  在開發新型硬質合金材料上,前幾年以鐵鎳代鈷為熱門。如湖南省冶金材料所開發的相當于YG15、YG2O、YG25的高強韌性硬質合金,在用于冷墩模、冷擠壓模等方面收到較好的效果天津硬質合金研究所也以鐵鎳代鈷研制了相當GY(15-20)的硬質合金模具材料,在標準件的滾鍛、鋼球冷墩方面與YG2O、效果相當。近幾年來新的研究熱門是細晶、超細晶,甚至納米晶硬質合金和梯度硬質合金。梯度硬質合金又有成分梯度、組織結構梯度等,此外也有用金屬熔液滲透處理方法來生產梯度硬質合金的,如梯度硬質合金頂錘等。細晶和超細晶硬質合金也已面市,如細晶YG8拉絲模在拉制〈少lmm的鋼絲時,是一般拉絲模的3倍。此外,還有鑲鑄鑲嵌硬質合金熱作模具,在軋管與線材軋制方面取得了很好的效果。材質的硬質合金毛坯,在加工制成模具后,其使用壽命有的長,有的則很短。經解剖分析后,發現問題出在設計、加工、組裝以及焊接等上。  

  1.硬質合金模具設計技術狀況  

  拉絲模是一結構較簡單的模具。80年代以前我國一直沿用前蘇聯的"直線"理論設計,80年代后才有部分廠家引用50年代就提出了的"圓滑過渡"技術理論。  

  近年來,我國學者對拉絲模進行了角度設計和環溝磨損的理論分析,提出了最大、最小拉拔角的概念,分析了金屬在拉伸變形過程中對模具產生不均勻磨損的機理。廣東工學院的研究人員對冷墩小規格螺釘用硬質合金模具進行了解剖分析,得出國產模具壽命低(200-400萬次)而日本模具壽命高(900-1000萬次)的秘密所在,其關鍵技術是在角度的設計上。即日本模在模芯底部與模套內孔底面中心接觸部位采用了雙凸面設計。它的優點是能使受力最大的中心部位保證緊密壓靠,四周留下的空隙又可供過盈配合時,儲藏從孔壁擠出的多余金屬。沈陽橋梁廠對冷墩Ml2螺母用的硬質合金凹模,由原來的六角設計改為六瓣編裝鑲套組合起來使用。其平均壽命50萬件/模,高的達120萬件/筆者認為這種設計比較合理,一是因為它比整體結構設計模節約硬質合金;二是它裝配簡單;三是模具更換容易,損壞一瓣可更換一瓣。  

  2.加工與裝配技術對硬質合金模具的影響  

  硬質合金模具的尺寸精度和形位精度是靠磨削來實現的。由于對硬質合金的磨削力是對一般鋼材磨削力的2-3倍。所以要求磨床的動力要大,剛性要高,就我國目前的機床水平,還沒有加工硬質合金的專用磨床。故常造成加工誤差,誤差的累積效應將嚴重的損傷模具的使用壽命。在電火花加工過程中,由于放電的瞬間模具材料受到高達10000℃左右的高溫作用和液體介質的作用,會使表層發生金相組織的變化,還有可能滲碳(工作液中的碳),滲金屬(銅鎢電極),甚至出現顯微裂紋等,無疑影響壽命。鑲套是為了使合金能承受更大的沖擊和擠壓負荷,不論是熱壓鑲套還是冷壓鑲套,間隙要求都很嚴。一般冷壓鑲套選擇0.03-0.05mm的過盈量,熱壓鑲套為0.08-0.1Omm,型腔套的加溫取700-800℃,硬質合金取300℃左右。熱壓完成后,放入600箱式爐中保溫2h,以消除應力。  

  硬質合金的焊接也是一項關鍵技術一般采用釬焊的較多。湖南省冶金材料研究所曾為西安飛機發動機制造公司研制了一種鎳基釬焊料,在真空爐中釬焊硬質合金收到良好效果。