Teil 1: Rationales Design
Die Form wird hauptsächlich entsprechend den Nutzungsanforderungen entworfen, und ihre Struktur kann manchmal nicht vollständig sinnvoll und gleichmäßig symmetrisch sein. Dies erfordert, dass der Konstrukteur beim Entwurf der Form einige wirksame Maßnahmen ergreift, ohne die Leistung der Form zu beeinträchtigen, und versucht, auf den Herstellungsprozess, die Rationalität der Struktur und die Symmetrie der geometrischen Form zu achten.
(1) Vermeiden Sie scharfe Ecken und Abschnitte mit großen Dickenunterschieden
Der Übergang zwischen dicken und dünnen Abschnitten der Form sollte fließend sein. Dies kann den Temperaturunterschied im Querschnitt der Form effektiv reduzieren, die thermische Belastung verringern und gleichzeitig die Ungleichzeitigkeit der Gewebeumwandlung im Querschnitt und die Gewebespannung reduzieren. Abbildung 1 zeigt, dass die Form eine Übergangsrundung und einen Übergangskegel aufweist.
(2) Erhöhen Sie die Prozesslöcher entsprechend
Bei einigen Formen, die keinen gleichmäßigen und symmetrischen Querschnitt garantieren können, ist es notwendig, das nicht durchgehende Loch in ein durchgehendes Loch zu ändern oder einige Prozesslöcher entsprechend zu vergrößern, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.
Abbildung 2a zeigt eine Matrize mit einem schmalen Hohlraum, der nach dem Abschrecken die gestrichelte Linie aufweist. Durch das Hinzufügen von zwei Prozesslöchern (siehe Abbildung 2b) verringert sich der Temperaturunterschied im Querschnitt während des Abschreckprozesses, die thermische Spannung wird reduziert und die Verformung deutlich verbessert.
(3) Verwenden Sie möglichst geschlossene und symmetrische Strukturen
Bei offener oder asymmetrischer Form ist die Spannungsverteilung nach dem Abschrecken ungleichmäßig und es kommt leicht zu Verformungen. Daher sollte bei verformbaren Trogformen im Allgemeinen vor dem Abschrecken eine Verstärkung angebracht und nach dem Abschrecken entfernt werden. Das in Abbildung 3 dargestellte Trogwerkstück wurde nach dem Abschrecken ursprünglich bei R verformt. Eine Verstärkung (schraffierter Bereich in Abbildung 3) kann Verformungen durch das Abschrecken wirksam verhindern.
(4) Nehmen Sie eine kombinierte Struktur an, d. h., Sie stellen eine Umleitungsform her, trennen die oberen und unteren Formen der Umleitungsform und trennen Matrize und Stempel
Bei großen Matrizen mit komplexer Form und Größe > 400 mm und Stempeln mit geringer Dicke und großer Länge ist es am besten, eine kombinierte Struktur zu verwenden, die die Komplexität vereinfacht, das Große auf das Kleine reduziert und die Innenfläche der Form zur Außenfläche ändert, was nicht nur für die Heiz- und Kühlverarbeitung praktisch ist.
Beim Entwurf einer kombinierten Struktur sollte diese grundsätzlich nach folgenden Grundsätzen zerlegt werden, ohne die Passgenauigkeit zu beeinträchtigen:
- Passen Sie die Dicke so an, dass der Querschnitt der Form mit sehr unterschiedlichen Querschnitten nach der Zersetzung im Wesentlichen gleichmäßig ist.
- Zersetzen Sie es an Stellen, an denen leicht Spannungen entstehen, verteilen Sie die Spannungen und verhindern Sie Rissbildung.
- Arbeiten Sie mit dem Prozessloch zusammen, um die Struktur symmetrisch zu machen.
- Es eignet sich für die Kalt- und Warmverarbeitung und ist einfach zu montieren.
- Das Wichtigste ist, die Benutzerfreundlichkeit sicherzustellen.
Wie in Abbildung 4 dargestellt, handelt es sich um eine große Matrize. Bei einer integrierten Struktur gestaltet sich nicht nur die Wärmebehandlung schwierig, sondern auch die Hohlräume schrumpfen nach dem Abschrecken ungleichmäßig. Dies kann sogar zu Unebenheiten und Planverzerrungen der Schneide führen, die in der nachfolgenden Bearbeitung nur schwer zu beheben sind. Daher bietet sich eine kombinierte Struktur an. Gemäß der gestrichelten Linie in Abbildung 4 ist die Matrize in vier Teile unterteilt. Nach der Wärmebehandlung werden diese zusammengesetzt und geformt und anschließend geschliffen und angepasst. Dies vereinfacht nicht nur die Wärmebehandlung, sondern löst auch das Problem der Verformung.
Teil 2: Richtige Materialauswahl
Verformungen und Rissbildung bei der Wärmebehandlung hängen eng mit dem verwendeten Stahl und seiner Qualität zusammen und sollten daher auf den Leistungsanforderungen der Form basieren. Bei der Auswahl des richtigen Stahls sollten Präzision, Struktur und Größe der Form sowie Art, Menge und Verarbeitungsmethoden der zu verarbeitenden Objekte berücksichtigt werden. Wenn die Form im Allgemeinen keine Anforderungen an Verformung und Präzision stellt, kann aus Kostengründen unlegierter Werkzeugstahl verwendet werden. Für leicht verformbare und rissige Teile kann legierter Werkzeugstahl mit höherer Festigkeit und langsamerer kritischer Abschreck- und Abkühlgeschwindigkeit verwendet werden. Beispielsweise wurde für eine Matrize für ein elektronisches Bauteil ursprünglich T10A-Stahl verwendet. Nach dem Abschrecken in Wasser und Öl verformt er sich stark und reißt leicht, und die Hohlräume des Abschreckens im Alkalibad sind schwer zu härten. Jetzt wird 9Mn2V-Stahl oder CrWMn-Stahl verwendet, dessen Abschreckhärte und Verformung die Anforderungen erfüllen.
Es zeigt sich, dass die Verwendung von legiertem Stahl wie 9Mn2V-Stahl oder CrWMn-Stahl immer noch kostengünstig ist, wenn die Verformung der Form aus Kohlenstoffstahl nicht den Anforderungen entspricht. Obwohl die Materialkosten etwas höher sind, wird das Problem der Verformung und Rissbildung gelöst.
Bei der richtigen Auswahl der Materialien ist es auch notwendig, die Inspektion und Verwaltung der Rohstoffe zu verstärken, um zu verhindern, dass durch Rohstofffehler Risse in der Form durch Wärmebehandlung entstehen.
Herausgegeben von May Jiang von MAT Aluminum
Veröffentlichungszeit: 16. September 2023
