Kuinka estää muotin lämpökäsittelyn muodonmuutoksia ja halkeilua järkevän suunnittelun ja oikean materiaalivalinnan avulla?

Kuinka estää muotin lämpökäsittelyn muodonmuutoksia ja halkeilua järkevän suunnittelun ja oikean materiaalivalinnan avulla?

Osa 1 rationaalinen suunnittelu

Muotti suunnitellaan pääasiassa käyttötarpeiden mukaan, eikä sen rakenne aina voi olla täysin järkevä ja tasaisen symmetrinen. Tämä edellyttää suunnittelijalta tehokkaita toimenpiteitä muotin suunnittelussa vaikuttamatta muotin suorituskykyyn ja pyrkimystä kiinnittää huomiota valmistusprosessiin, rakenteen järkevyyteen ja geometrisen muodon symmetriaan.

(1) Yritä välttää teräviä kulmia ja osia, joissa on suuria paksuuseroja

Muotin paksujen ja ohuiden osien liitoskohdassa tulisi olla sujuva siirtymä. Tämä voi tehokkaasti pienentää muotin poikkileikkauksen lämpötilaeroa, vähentää lämpöjännitystä ja samalla vähentää kudosmuutoksen epäsuhtaisuutta poikkileikkauksessa sekä vähentää kudoksen jännitystä. Kuva 1 osoittaa, että muotissa käytetään siirtymäfileetä ja siirtymäkartiota.

11

(2) Suurenna prosessireikiä asianmukaisesti

Joillekin muoteille, jotka eivät voi taata tasaista ja symmetristä poikkileikkausta, on tarpeen muuttaa ei-läpimenevä reikä läpimeneväksi reiäksi tai lisätä joitakin prosessireikiä asianmukaisesti vaikuttamatta suorituskykyyn.

Kuvassa 2a on kapea onteloinen suutin, jonka muoto muuttuu sammutuksen jälkeen katkoviivan osoittamalla tavalla. Jos rakenteeseen voidaan lisätä kaksi prosessireikää (kuten kuvassa 2b on esitetty), poikkileikkauksen lämpötilaero sammutusprosessin aikana pienenee, lämpöjännitys pienenee ja muodonmuutos paranee merkittävästi.

22

(3) Käytä mahdollisimman paljon suljettuja ja symmetrisiä rakenteita

Kun muotin muoto on avoin tai epäsymmetrinen, jännitysjakauma sammutuksen jälkeen on epätasainen ja muotin muodonmuutos on helppo tehdä. Siksi yleisesti muotoaan muuttaville kourumuoteille on tehtävä raudoitus ennen sammutusta ja katkaistava se sammutuksen jälkeen. Kuvassa 3 esitetty kourukappale on alun perin muotoiltu R-kohdassa sammutuksen jälkeen, ja raudoitus (kuvassa 3 viivoitettu osa) voi tehokkaasti estää sammutuksen aiheuttaman muodonmuutoksen.

33

(4) Hyväksy yhdistetty rakenne, eli tee ohjausmuotti, erota ohjausmuotin ylä- ja alakuotti sekä erota suutin ja rei'itin

Suurille, monimutkaisen muotoisille ja kooltaan yli 400 mm oleville muoteille ja pienille ja pitkille lävistimille on parasta käyttää yhdistettyä rakennetta, jossa monimutkainen rakenne yksinkertaistetaan, suuret pienemmiksi pienennetään ja muotin sisäpinta vaihdetaan ulkopinnaksi. Tämä ei ole ainoastaan ​​kätevää lämmitys- ja jäähdytysprosessoinnin kannalta.

Yhdistelmärakennetta suunniteltaessa se tulisi yleensä jakaa osiin seuraavien periaatteiden mukaisesti vaikuttamatta sovitustarkkuuteen:

  • Säädä paksuutta siten, että hyvin erilaisilla poikkileikkauksilla varustetun muotin poikkileikkaus on hajoamisen jälkeen pohjimmiltaan tasainen.
  • Hajoaa paikoissa, joissa jännitystä on helppo syntyä, hajottaa jännitystä ja estää halkeilua.
  • Tee yhteistyötä prosessireiän kanssa rakenteen symmetrisen aikaansaamiseksi.
  • Se on kätevä kylmä- ja kuumakäsittelyyn ja helppo koota.
  • Tärkeintä on varmistaa käytettävyys.

Kuten kuvassa 4 on esitetty, kyseessä on suuri muotti. Jos käytetään integroitua rakennetta, lämpökäsittely vaikeutuu, ja ontelo kutistuu epätasaisesti sammutuksen jälkeen, mikä voi aiheuttaa jopa epätasaisuutta ja leikkuuterän tasovääristymiä, joita on vaikea korjata myöhemmässä käsittelyssä. Siksi voidaan käyttää yhdistettyä rakennetta. Kuvassa 4 olevan katkoviivan mukaisesti se on jaettu neljään osaan, jotka lämpökäsittelyn jälkeen kootaan ja muotoillaan, minkä jälkeen ne hiotaan ja sovitetaan yhteen. Tämä ei ainoastaan ​​yksinkertaista lämpökäsittelyä, vaan myös ratkaisee muodonmuutosongelman.

 44

Osa 2 oikea materiaalivalinta

Lämpökäsittelyn aiheuttama muodonmuutos ja halkeilu liittyvät läheisesti käytettyyn teräkseen ja sen laatuun, joten sen tulisi perustua muotin suorituskykyvaatimuksiin. Kohtuullisessa teräksen valinnassa tulisi ottaa huomioon muotin tarkkuus, rakenne ja koko sekä käsiteltävien kappaleiden luonne, määrä ja käsittelymenetelmät. Jos yleisellä muotilla ei ole muodonmuutos- ja tarkkuusvaatimuksia, kustannussäästöjen vuoksi voidaan käyttää hiiliterästä; helposti muodonmuutoksia ja halkeilua aiheuttaville osille voidaan käyttää seosterästä, jolla on suurempi lujuus ja hitaampi kriittinen sammutus- ja jäähdytysnopeus; esimerkiksi elektroniikkakomponenttien muotissa käytettiin alun perin T10A-terästä, jolla oli suuri muodonmuutos ja joka halkeili helposti vesisammutuksen ja öljyjäähdytyksen jälkeen, eikä alkalisammutusonteloa ollut helppo karkaista. Nyt käytetään 9Mn2V-terästä tai CrWMn-terästä, joiden sammutuskovuus ja muodonmuutos voivat täyttää vaatimukset.

Voidaan nähdä, että vaikka hiiliteräksestä valmistetun muotin muodonmuutos ei täytä vaatimuksia, on silti kustannustehokasta käyttää seosterästä, kuten 9Mn2V-terästä tai CrWMn-terästä. Vaikka materiaalikustannukset ovat hieman korkeammat, muodonmuutos- ja halkeiluongelma ratkeaa.

Materiaalien oikean valinnan yhteydessä on myös tarpeen vahvistaa raaka-aineiden tarkastusta ja hallintaa, jotta estetään raaka-ainevirheiden aiheuttama muotin lämpökäsittelyn halkeilu.

Toimittanut May Jiang MAT Aluminiumista


Julkaisun aika: 16.9.2023

Uutisluettelo