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磨削加工對模具壽命的影響及防範措施
日期: 2009-01-09
 
      磨削加工對模具壽命的影響未引起人們的充分重視,由於不正確的磨削工藝,造成工件表面燒傷、磨削裂紋、磨削痕及磨削應力,這是後續工序及模具在服役期間的機械疲勞,冷熱疲勞產生裂紋的萌生源,嚴重影響其工作壽命。
 
     (1)磨削時,砂輪與工件為弧面接觸,砂輪切削時工件產生塑性變形及砂輪與工件間劇烈的摩擦阻力,從而在砂輪與工件間形成大小相等,方向相反的磨削力,同時由於表層材料塑性變形時使工件材料內部金屬分子之間產生相對移對,形成內摩擦而發熱,砂輪和工件之間外摩擦也產生熱量,這種磨削熱在磨削區會產生局部暫態達1000℃的高溫,而砂輪是不易傳熱的,所以80的熱傳入工件和磨屑,而金屬在固態下隨溫度的改變由一種晶格轉變為另一種晶格,發生金相組織的轉變,在磨削淬硬鋼時,冷卻充分,表面層產生二次淬火,部分殘餘奧氏體轉變為馬氏體,而馬氏體比容較大,比容增加,表面產生壓應力,如果磨削冷卻不好,或不用冷卻液,表面產生回火,發生馬氏體轉變,表面產生拉應力(如γ-Fe轉變為α-Fe時鐵的體積會膨脹1),這些應力(殘餘應力可達到500-1000MPa即500-1000kg/mmK2),如果超過材料的屈服極限時,便產生磨削裂紋,另外熱處理淬火後模具未立即回火,淬火溫度過高,有網狀碳化,回火後未回火馬氏體或殘餘奧氏體過多,在磨削時都會產生相變,發生應力使工件表層產生裂紋。磨削裂紋是一種很細的表面裂紋,它多與磨削方向垂直,有時也呈網狀,其深度在0.03mm以內。D
 
  (2)磨削時不正確的磨削和熱處理工藝,在磨削後,引起工件表面退火、燒傷、磨削裂紋和殘餘應力,致使工件變形。模具疲勞失效的主要原因是應力集中和迴圈載荷。而模具正常是在高強度和低塑膠狀態下服役,模具在迴圈載有作用下,微裂紋擴長最後導致疲勞失效。D
 
  (3)減少磨削缺陷的措施。產生磨削裂紋和殘餘應力的因素很多,主要從工藝系統中找。首先是合理選擇磨削用量,而磨削深度,是影響磨削熱的主要因素,提高工件與砂輪的速度也可減少切削熱的發生,其次是合理選擇和修整砂輪,採用白剛玉的砂輪較好,它的性能硬而脆,且易產生新的切削刃,因此切削力小磨削熱就小,在粒度上使用中等粒度,如46號60號較好,在砂輪硬度上採用中軟和軟(ZRL1、ZRL2和RL1、RL2)
 
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