鋼結硬質合金在拉深模具中的應用

    鋼結硬質合金是一種以鋼作粘合劑，以碳化物作硬質相，用粉末冶金方法制造的硬質合金材料，其性能一般介于合金工具鋼與普通硬質合金之間。許多鋼結硬質合金燒結坯件經退火后可進行普通的切削加工，經淬火、回火后有近似于金屬陶瓷硬質合金的硬度和良好的耐磨性，也可以進行焊接和鍛造，并具有耐磨、抗氧化等特性。盡管這類材料成本較高，制模難度較大，但使用后可顯著提高模具的使用壽命，在大批量生產中具有很好的技術經濟效果。因此，在更大范圍、更深層次推廣它，對模具行業(yè)具有非常重要的意義。下面介紹了鋼結硬質合金在自救器拉深模中的具體應用。

1 原生產中存在的問題

    礦用自救器下外殼尺寸如圖1所示，材料為08A1，料厚0.8mm，生產批量為大批量。成形該制件需兩次拉深。原模具中，凹模材料均為Crl2，所用設備為普通雙動壓力機。生產中，模具使用一段時間后，制件表面就會出現(xiàn)明顯的擦傷痕跡，嚴重影響了外觀質量。觀察發(fā)現(xiàn):*道拉深工序結束后，半成品外表面已有少量劃痕，二次拉深后擦傷、劃痕明顯增多，而且凹模工作表面磨損嚴重，還常常粘附著制件材料。修模后也只能拉深幾千個殼體。為解決這一問題，工廠曾嘗試提高模具制造精度，降低表面粗糙度值，甚至拋光、鍍鉻，但仍不能從根本上解決產品表面拉傷、模具壽命短的問題。

2.工藝分析

    通過分析可知:原模具結構、模具工作部分結構參數(shù)以及拉深過程中的潤滑方式基本合理，制件產生擦傷、劃痕主要與模具與被加工坯料表面之間摩擦面的接觸狀況有關。

    一方面，拉深過程中坯料與模具表面接觸時會產生很大的壓力，此時，若干摩擦與邊界潤滑區(qū)得不到潤滑劑的補充，就會使該處的摩擦狀態(tài)急劇惡化另一方面,08A1屬軟材料，若模具硬度低，則會加劇變形熱的產生盡管Cr12的熱處理硬度已較高，但對本例大批量連續(xù)拉深仍顯不夠。上述原因導致了模具使用一段時間后，摩擦面的溫度急劇升高)在高溫下，局部金屬熔敷產生摩擦粘結，使半成品首先出現(xiàn)擦傷和細微劃痕。此時，若沒有及時修模，前道工序中產生的擦傷和細微劃痕必然會在下一道工序中加劇模具的磨損進而又增加了拉深力、零件側壁的拉應力和摩擦阻力，使摩擦面溫度進一步升高，從而再一次引起金屬熔敷，加劇摩擦粘結的產生，導致惡性循環(huán)、熔敷愈嚴重，劃痕愈明顯。

    根據(jù)以上分析，同時考慮到鋼結硬質合金GT35具有高硬度(淬火硬度可達69-73HRC),高耐磨性、熱處理變形小以及良好的機加性等特點，可以滿足本例拉深的使用及加工工藝要求，所以我們將凹模材料Cr12改為鋼結硬質合金GT35。

3.模具制造中的注意事項

    為充分發(fā)揮鋼結硬質合金GT35的優(yōu)良特性，得高樟具壽命.凹樟采用鑲套結構如圖2所示。

    *拉深時模套要起到壓料作用，故選用耐磨性好、熱處理硬度較高的Cr12為鑲套。二次拉深時，壓邊部分在合金圈內，故洗用45鋼作為鑲查材料。

    (1)凹模的切削加工鋼結硬質合金GT35在良好的退火狀態(tài)下，硬度一般為39-46HRC�？蛇M行車、銑、刨、鏜、銼、攻螺紋等工作。切削過程中，切削速度不宜過高，進給量不宜過大，背吃刀量不宜過小。實踐證明:切削速度過高，進給量過大，背吃刀量過小，則刀刃與工件摩擦大，發(fā)熱量大，會使刀刃磨損量加大、此外，由于刀刃與工件表面相擠壓，加工面發(fā)亮并變硬，因而會使繼續(xù)切削加工更加困難、實際加工中可先試低速，然后逐步提高轉速。

    切削刀具可以選用YT類硬質合金。刀具的幾何角度宜采用前角0 或負前角1o-2o，后角6o-7o，刀尖磨成圓弧狀(R0.3-0.5mm)。切削時，不用切削液干態(tài)切削，以免工件急劇硬化.使切削困難。此外，當表層硬殼層切削困難時，可先用45o偏刀將工件表面切成坡面，然后加大背吃刀量切削較軟的部分，使硬殼層隨切屑一起剝落。

    (2)模套及凹模外表面的磨削加工凹模外套的內孔應加以磨削，表面粗糙度值達到,圓柱度公差應控制在0.015mm以內。鋼結硬質合金凹模與模套的結合面也應加以磨削，以保證結合面的緊密。磨削GT35時，磨料硬度要高，在保證加工表面粗糙度的前提下，可選擇粒度粗一些的砂輪，以免燒傷工件。砂輪硬度也要適當軟一些(可選碳化硅砂輪GC60JV)。磨削時采用乳化液冷卻，磨削深度為0.004-0.006mm。

    (3)凹模工作部分加工鋼結硬質合金凹模機加工后用線切割將內孔切成，留一定的研磨余量。二次拉深模的45 斜面用電火花加工成形。

    (4)凹模裝配模套與凹模采用熱壓裝配，預加應力通過模套內徑與合金圈外徑的過盈配合獲得。模具設計中，應根據(jù)裝配溫度及需要預加應力的大小準確計算模套內徑尺寸。模套加熱可在熱處理箱式電爐中進行。當溫度升高到350℃時開始計算時間，保溫2h。同時在凹模底部放一磨好的平板與之一起加溫，以免出爐后冷卻太快，影響裝配。

    (5)其他注意事項 模具導向應平穩(wěn)可靠。模具上下板的厚度應適當加大，以提高模具的剛性和穩(wěn)定性，并減小振動。

    模具加工完，應使用高硬度的金剛石油石和金剛石研磨膏研磨工作面，以保證表面粗糙度，減小電加工中的變質層，充分發(fā)揮鋼結硬質合金的高硬度、高耐磨性。

4.結束語

    實踐證明，使用鋼結硬質合金GT35制造的自救器下外殼拉深模，不僅保證了產品的質量，而且極大地提高了模具的使用壽命，取得了良好的經濟效益。