Lavorazione di stampi per stampaggio, stampaggio stampi
introduzione
I materiali per la produzione di stampi per stampi sono acciaio, carburo cementato, carburo cementato legato con acciaio, lega a base di zinco, lega a basso punto di fusione, bronzo di alluminio, materiali polimerici e così via. La maggior parte dei materiali utilizzati per realizzare stampi per stampaggio sono in acciaio. I tipi di parti comunemente utilizzate per lo stampo sono: acciaio per utensili in carbonio, acciaio per utensili a bassa lega, acciaio per utensili ad alto tenore di carbonio o acciaio al cromo medio, acciaio in lega a medio carbonio e acciaio ad alta velocità. , Acciaio di base e metallo duro, acciaio duro metallo e così via.
Classificazione di base
un. Acciaio per utensili al carbonio
Gli acciai per utensili in carbonio più utilizzati nello stampo sono T8A, T10A, ecc. I vantaggi sono una buona lavorabilità e un prezzo basso. Tuttavia, la temprabilità e la durezza rossa sono scarse, la deformazione del trattamento termico è elevata e la capacità portante è bassa.
b. Acciaio per utensili a bassa lega
L'acciaio per utensili a bassa lega è a base di acciaio per utensili al carbonio con una quantità adeguata di elementi leganti. Rispetto all'acciaio per utensili in carbonio, riduce la tendenza alla tempra della deformazione e delle fessurazioni, migliora la temprabilità dell'acciaio e ha una migliore resistenza all'usura. Gli acciai a bassa lega utilizzati per la produzione di stampi includono CrWMn, 9Mn2V, 7CrSiMnMoV (codice CH-1), 6CrNiSiMnMoV (codice GD) e simili.
c. Acciaio per utensili ad alto tenore di carbonio ad alto contenuto di cromo
Gli acciai per utensili ad alto tenore di carbonio e cromato comunemente usati sono Cr12 e Cr12MoV, Cr12Mo1V1 (codice D2) e SKD11. Hanno una buona temprabilità, temprabilità e resistenza all'usura e hanno una deformazione del trattamento termico ridotta. , La capacità di carico è seconda solo all'acciaio rapido. Tuttavia, la segregazione del carburo è grave e devono essere eseguiti ripetuti sconvolgimenti (sconvolgimento assiale, disegno radiale) per modificare la forgiatura per ridurre le irregolarità del carburo e migliorare le prestazioni.
d. Acciaio per utensili cromato ad alto tenore di carbonio
Gli acciai per utensili in cromo medio ad alto tenore di carbonio per gli stampi includono Cr4W2MoV, Cr6WV, Cr5MoV, ecc., Che hanno un basso contenuto di cromo, carburi eutettici bassi, distribuzione uniforme del carburo, piccola deformazione del trattamento termico, buona temprabilità e stabilità dimensionale. Sesso. Rispetto all'acciaio ad alto contenuto di carbonio ad alto contenuto di cromo con segregazione relativamente dura di carburi, le prestazioni sono migliorate.
e. Acciaio ad alta velocità
L'acciaio rapido ha la più alta durezza, resistenza all'abrasione e resistenza alla compressione tra gli acciai da stampo e ha un'elevata capacità portante. Comunemente utilizzati negli stampi sono W18Cr4V (codice 8-4-1) e W6Mo5 Cr4V2 (codice 6-5-4-2, marchio statunitense M2) con basso contenuto di tungsteno e acciai ad alta velocità con riduzione del carbonio e del vanadio sviluppati per migliorare la tenacità 6W6Mo5 Cr4V (codice 6W6 o M2 a basse emissioni di carbonio). L'acciaio ad alta velocità deve anche essere forgiato per migliorare la sua distribuzione di metallo duro.
f. Base in acciaio
Aggiungi una piccola quantità di altri elementi alla composizione di base dell'acciaio rapido e aumenta o diminuisci adeguatamente il contenuto di carbonio per migliorare le prestazioni dell'acciaio. Tali tipi di acciaio sono collettivamente definiti acciaio di base. Non solo hanno le caratteristiche dell'acciaio rapido, hanno una certa resistenza all'usura e durezza, ma hanno anche una migliore resistenza a fatica e tenacità rispetto all'acciaio rapido. L'acciaio base comunemente usato negli stampi è 6Cr4W3Mo2VNb (codice 65Nb), 7Cr7Mo2V2Si (codice LD), 5Cr4Mo3SiMnVAL (codice 012AL), ecc.
g. Metallo duro e metallo duro
Il metallo duro ha una maggiore durezza e resistenza all'usura rispetto a qualsiasi altro tipo di acciaio per stampi, ma ha una scarsa resistenza alla flessione e tenacità. Il carburo cementato utilizzato come stampo è tungsteno-cobalto. Per lo stampo con bassa resistenza agli urti ed elevata resistenza all'usura, è possibile selezionare il carburo cementato con basso contenuto di cobalto. Per stampi ad alto impatto, è possibile selezionare carburo cementato con un contenuto di cobalto più elevato.
Il carburo cementato legato all'acciaio è fatto di polvere di ferro con una piccola quantità di polvere di elementi leganti (come cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio, ecc.) Come legante e carburo di titanio o carburo di tungsteno come fase dura, che è sinterizzata dalla metallurgia delle polveri. La matrice del carburo cementato legato all'acciaio è l'acciaio, che supera gli svantaggi della scarsa tenacità e della difficile lavorazione del carburo cementato e può essere tagliato, saldato, forgiato e trattato termicamente. I carburi cementati con acciaio contengono una grande quantità di carburi. Sebbene la durezza e la resistenza all'usura siano inferiori rispetto ai carburi cementati, sono comunque superiori rispetto ad altri tipi di acciaio. Dopo la tempra e il rinvenimento, la durezza può raggiungere 68 ~ 73 HRC.
h. Nuovi materiali
I materiali utilizzati per la stampa di stampi sono acciai per lavorazioni a freddo, che sono gli acciai per stampi con una grande quantità di applicazioni, un'ampia gamma di usi e la più ampia varietà. I principali requisiti di prestazione sono resistenza, tenacità e resistenza all'usura. La tendenza allo sviluppo della lavorazione a freddo dell'acciaio si basa sulle prestazioni dell'acciaio legato D2 (equivalente al Cr12MoV di China' s), che è diviso in due rami principali: uno è quello di ridurre il contenuto di carbonio e la quantità di elementi in lega, e migliorare l'uniformità della distribuzione del metallo duro in acciaio Migliorare in modo evidente la tenacità dello stampo. Come 8CrMo2V2Si della società americana in acciaio legato al vanadio, DC53 (Cr8Mo2SiV) della Japan Datong Special Steel Company. L'altro è un acciaio ad alta velocità in polvere sviluppato con l'obiettivo principale di migliorare la resistenza all'usura per adattarsi ad alta velocità, automazione e produzione in serie. Come 320CrVMo13 in Germania e così via.
Principio di selezione
Negli stampi vengono utilizzati vari materiali metallici e materiali non metallici, principalmente acciaio al carbonio, acciaio legato, ghisa, acciaio fuso, lega dura, lega a basso punto di fusione, lega a base di zinco, bronzo alluminio, resina sintetica, gomma poliuretanica, plastica , tavole di betulla laminate, ecc.
I materiali utilizzati per realizzare gli stampi devono avere proprietà quali elevata durezza, elevata resistenza, elevata resistenza all'usura, adeguata tenacità, elevata temprabilità, nessuna deformazione (o meno deformazione) durante il trattamento termico e nessuna incrinatura durante l'estinzione.
La ragionevole scelta dei materiali dello stampo e l'implementazione del corretto processo di trattamento termico sono le chiavi per garantire la durata dello stampo. Per gli stampi con scopi diversi, è necessario tenere in grande considerazione fattori quali le condizioni di lavoro, le condizioni di stress, le proprietà del materiale in lavorazione, i lotti di produzione e la produttività e un focus sulle prestazioni dei requisiti di cui sopra. Scelta del processo corrispondente.
Quando il volume di produzione delle parti di stampaggio è molto elevato, il materiale della parte convessa e la parte concava delle parti di lavoro dello stampo devono essere scelti dall'acciaio dello stampo con alta qualità e buona resistenza all'usura. Per le altre parti della struttura del processo e le parti della struttura ausiliaria dello stampo, il materiale delle parti deve essere migliorato di conseguenza. Quando la dimensione del lotto non è grande, i requisiti per le proprietà del materiale devono essere opportunamente rilassati per ridurre i costi.
Quando il materiale da stampare è più duro o la resistenza alla deformazione è maggiore, le matrici convesse e concave del punzone devono essere scelte tra materiali con buona resistenza all'usura ed elevata resistenza. Quando si disegna acciaio inossidabile, è possibile utilizzare la matrice in alluminio bronzo perché ha una migliore anti-adesione. Il perno di guida e il manicotto di guida richiedono resistenza all'usura e una migliore tenacità, quindi vengono principalmente utilizzati la carburazione superficiale e l'estinzione dell'acciaio a basso tenore di carbonio. Per un altro esempio, la principale carenza di acciaio per utensili in carbonio è la scarsa temprabilità. Quando la sezione della matrice è grande, la sua durezza centrale è ancora bassa dopo l'estinzione. Tuttavia, quando si lavora su una macchina da stampa con un gran numero di tratti, grazie alla sua resistenza un buon impatto è diventato un vantaggio. Per le parti della piastra fissa e della piastra di scarico, non solo deve avere una resistenza sufficiente, ma richiede anche una leggera deformazione durante il lavoro. Inoltre, è possibile utilizzare anche trattamenti a freddo e criogenici, trattamenti a vuoto e metodi di rafforzamento superficiale per migliorare le prestazioni delle parti dello stampo. Per le matrici per estrusione a freddo con condizioni di lavoro scadenti per matrici convesse e concave, è necessario selezionare acciai per stampi con proprietà meccaniche complete sufficienti come durezza, resistenza, tenacità, resistenza all'usura, ecc. Sufficienti e devono avere una certa durezza rossa e resistenza alla fatica termica . .
È necessario tenere conto della lavorabilità a caldo e freddo del materiale e delle condizioni esistenti dell'impianto.
Si noti l'uso di stampi in acciaio deformato per ridurre i costi di lavorazione.
Per stampi con requisiti speciali, è necessario sviluppare e applicare l'acciaio per stampi con proprietà speciali
La scelta dei materiali dello stampo deve essere determinata in base alle condizioni d'uso delle parti dello stampo, in modo tale che sul presupposto che siano soddisfatte le condizioni principali, materiali a basso costo sono selezionati per ridurre i costi.
Classificazione degli stampi per timbratura
Esistono molti tipi di matrici per stampaggio e anche le matrici sono classificate in base ai tre aspetti delle proprietà di lavoro, della struttura e del materiale dello stampo.
Classificazione in base alle proprietà del processo
un. Punzonatura matrice Una matrice che separa il materiale lungo la linea di contorno chiusa o aperta. Come tranciatura, punzonatura, taglio, taglio, taglio, ecc.
b. Stampo di piega Uno stampo per piegare un foglio bianco o altro vuoto lungo una linea retta (linea di piegatura) per ottenere un pezzo con una certa angolazione e forma.
c. Lo stampo per imbutitura profonda è uno stampo per realizzare pezzi grezzi di lamiera in parti vuote aperte o per modificare ulteriormente la forma e le dimensioni delle parti vuote.
d. La formatura dello stampo è uno stampo che copia direttamente il pezzo grezzo o semilavorato in base alla forma degli stampi convessi e concavi e il materiale stesso produce solo deformazione plastica locale. Come il dado sporgente, il dado a collo, il dado svasato, il dado ondulato che si forma, il dado flangiato, il dado modellante e così via.
e. Lo stampo per rivettatura consiste nell'utilizzare la forza esterna per connettere o sovrapporre le parti partecipanti in un certo ordine e modo per formare un tutto.
Classificazione in base al grado di combinazione del processo
un. Stampo singolo processo In un colpo della pressa, viene completato solo un processo di stampa.
b. Il dado composto ha solo una stazione. Con un colpo della macchina da stampa, due o più processi di stampa possono essere completati contemporaneamente nella stessa stazione.
c. Il dado progressivo (noto anche come dado continuo) ha due o più stazioni nella direzione di alimentazione del bianco e completa due o due in successione in stazioni diverse durante un colpo della pressa. Il dado per il processo di stampaggio sopra riportato.
d. Lo stampo di trasferimento unisce le caratteristiche dello stampo a passaggio singolo e dello stampo progressivo. L'uso di un sistema di trasferimento robotizzato per ottenere un rapido trasferimento del prodotto nello stampo può migliorare notevolmente l'efficienza produttiva del prodotto, ridurre i costi di produzione del prodotto, risparmiare sui costi del materiale e avere una qualità stabile affidabile.
Classificazione per metodo di elaborazione del prodotto
A seconda del metodo di lavorazione del prodotto, gli stampi possono essere suddivisi in cinque categorie: stampi per punzonatura e cesoiatura, stampi per piegatura, stampi da disegno, stampi da formatura e stampi a compressione.
un. Stampi per punzonatura e cesoiatura: il lavoro si completa con la cesoiatura. Le forme comunemente usate sono tranciatura di stampi, tranciatura di stampi, punzonatura di stampi, rifilatura di stampi, rifilatura di stampi, punzonatura di stampi e punzonatura di stampi.
b. Stampo di piegatura: è una forma che piega il grezzo piatto in un angolo. A seconda della forma, dell'accuratezza e del volume di produzione del pezzo, esistono molti tipi diversi di stampi, come stampi per piegatura ordinari, stampi per piegatura a camma, arricciatura. Punzonatura di stampi, piegatura di archi, piegatura di stampi per goffratura e torsione di stampi.
c. Stampo da disegno: lo stampo da disegno è un contenitore piatto con fondi realizzati in spazi vuoti piatti.
d. Formazione di muffa: si riferisce all'utilizzo di vari metodi di deformazione locale per modificare la forma del bianco. Le forme sono goffratura di stampi di formatura, stampi di formatura a curvatura, stampi di formatura a collo, stampi di formatura di flange di fori e stampi di formatura di bordi arrotondati.
e. Muffa a compressione: utilizza una forte pressione per deformare e deformare il metallo grezzo nella forma desiderata. I suoi tipi includono stampi per estrusione, stampi per goffratura, stampi per goffratura e stampi a pressione fine.
Struttura tipica e tecnologia di produzione della matrice per stampaggio
Struttura tipica
il primo tipo
Le parti di processo, tali parti partecipano direttamente al completamento del processo e hanno un contatto diretto con il bianco, comprese le parti di lavoro, le parti di posizionamento, le parti di scarico e di stampa, ecc .;
Seconda categoria
Parti strutturali. Tali parti non partecipano direttamente al completamento del processo, né hanno un contatto diretto con il bianco. Garantiscono solo il completamento del processo dello stampo o migliorano la funzione dello stampo. Altre parti sono mostrate nella Tabella 1.1.3. Va sottolineato che non tutti gli stampi devono avere le sei parti sopra, in particolare stampi a processo singolo, ma sono indispensabili parti di lavoro e parti fisse necessarie.
Tecnologia di produzione
La modernizzazione della tecnologia di fabbricazione degli stampi è la base per lo sviluppo del settore degli stampi. Con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, tecnologie avanzate come l'informatica, l'informatica e l'automazione si infiltrano, si intersecano e si integrano costantemente nelle tecnologie di produzione tradizionali, trasformandole in tecnologie di produzione avanzate. La nuova tecnologia di intercettazione in-die ha portato molti produttori di stampi a ridurre i costi e ha provocato una corsa all'acquisto.
Lo sviluppo della tecnologia di fabbricazione avanzata degli stampi si riflette principalmente in:
Fresatura ad alta velocità
La fresatura ordinaria utilizza una velocità di avanzamento bassa e parametri di taglio elevati, mentre la fresatura ad alta velocità utilizza una velocità di avanzamento elevata e parametri di taglio ridotti. Rispetto alla normale fresatura, la fresatura ad alta velocità presenta le seguenti caratteristiche:
un. Alta efficienza La velocità del mandrino della fresatura ad alta velocità è generalmente di 15000 giri / min ~ 40000 giri / min, fino a 100.000 giri / min. Quando si taglia l'acciaio, la sua velocità di taglio è di circa 400 m / min, che è 5-10 volte superiore a quella della tradizionale lavorazione di fresatura; rispetto ai metodi di lavorazione tradizionali (fresatura tradizionale, elaborazione EDM, ecc.) durante la lavorazione di cavità di stampo, la sua efficienza aumenta di 4 ~ 5 volte.
b. Alta precisione L'accuratezza dell'elaborazione della fresatura ad alta velocità è generalmente di 10 μm e una certa precisione è ancora maggiore.
c. Alta qualità della superficie A causa del leggero aumento della temperatura del pezzo durante la fresatura ad alta velocità (circa 3 ° C), non vi è alcuno strato di deterioramento e micro-crepe sulla superficie e la deformazione termica è ridotta. La migliore rugosità superficiale Ra è inferiore a 1 μm, il che riduce il successivo carico di lavoro di levigatura e lucidatura.
d. Materiali lavorabili ad alta resistenza. Fresatura di acciaio con 50 ~ 54HRC, la massima durezza della fresatura può raggiungere i 60HRC.
Alla luce dei suddetti vantaggi della lavorazione ad alta velocità, la lavorazione ad alta velocità viene ampiamente utilizzata nella produzione di stampi e sostituisce gradualmente alcune lavorazioni di rettifica e elettriche.
Fresatura EDM
La fresatura EDM (nota anche come creazione EDM) è uno sviluppo importante della tecnologia EDM, che è una nuova tecnologia che sostituisce la tradizionale lavorazione degli elettrodi di stampo delle cavità dello stampo. Come la fresatura a controllo numerico, la fresatura EDM utilizza elettrodi rotanti a forma di asta ad alta velocità per elaborare contorni bidimensionali o tridimensionali del pezzo senza la necessità di produrre elettrodi formati complessi e costosi. La macchina per elettroerosione a filo Mitsubishi EDSCAN8E del Giappone&# 39 è dotata di sistema di compensazione automatica della perdita di elettrodi, sistema integrato CAD / CAM, sistema di misurazione automatica online e sistema di simulazione dinamica, che riflette l'attuale livello di macchine utensili EDM.
Tecnologia di taglio a filo lento
Il livello di sviluppo della tecnologia di taglio del filo a avanzamento lento CNC è stato piuttosto elevato, le funzioni sono abbastanza complete e il grado di automazione ha raggiunto il livello di funzionamento incustodito. La massima velocità di taglio ha raggiunto 300 mm2 / min, la precisione di lavorazione può raggiungere ± 1,5 μm e la rugosità superficiale Ra0,1 ~ 0,2 μm. Lo sviluppo della tecnologia di taglio del filo con un diametro di 0,03 ~ 0,1 mm può realizzare il taglio una tantum della matrice concava-convessa e può eseguire il processo di taglio della scanalatura stretta di 0,04 mm e il raggio interno di 0,02 mm. La tecnologia di taglio conico è stata in grado di eseguire lavorazioni di precisione coniche superiori a 30
Tecnologia di levigatura e lucidatura La lavorazione di levigatura e lucidatura è ampiamente utilizzata nella lavorazione di stampi di precisione grazie alla sua elevata precisione, buona qualità superficiale e bassa rugosità superficiale. La produzione di stampi di precisione utilizza ampiamente attrezzature e tecnologie avanzate come smerigliatrici CNC, smerigliatrici a curva ottica CNC, smerigliatrici coordinate a binario continuo CNC e macchine lucidatrici automatiche.
Misurazione CNC
La complessa struttura del prodotto porterà inevitabilmente alla complessità della forma delle parti dello stampo. I tradizionali metodi di rilevamento geometrico non sono stati in grado di adattarsi alla produzione di stampi. La moderna produzione di stampi ha ampiamente utilizzato macchine di misurazione a controllo numerico tridimensionale per misurare le quantità geometriche delle parti dello stampo e anche i metodi di rilevamento della lavorazione degli stampi hanno fatto grandi progressi. Oltre alla macchina di misurazione CNC tridimensionale in grado di misurare i dati di superfici curve complesse con elevata precisione, il suo buon dispositivo di compensazione della temperatura, la capacità affidabile di protezione dalle vibrazioni, misure rigorose di rimozione della polvere e semplici passaggi operativi rendono possibile il rilevamento automatico in loco .
L'applicazione della tecnologia avanzata di fabbricazione di stampi ha cambiato la tradizionale tecnologia di fabbricazione di stampi. La qualità dello stampo dipende da fattori umani e non è facile da controllare, rendendo la qualità dello stampo dipendente da fattori fisici e chimici, il livello generale è facile da controllare e la capacità di riproduzione dello stampo è elevata.
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