Deel 1 rationeel ontwerp
De mal wordt voornamelijk ontworpen volgens de gebruikseisen, en de structuur ervan kan soms niet volledig redelijk en gelijkmatig symmetrisch zijn. Dit vereist dat de ontwerper effectieve maatregelen neemt bij het ontwerpen van de mal zonder de prestaties ervan te beïnvloeden, en aandacht besteedt aan het productieproces, de rationaliteit van de structuur en de symmetrie van de geometrische vorm.
(1) Probeer scherpe hoeken en secties met grote dikteverschillen te vermijden
Er moet een vloeiende overgang zijn op de overgang van dikke en dunne delen van de mal. Dit kan het temperatuurverschil in de dwarsdoorsnede van de mal effectief verminderen, de thermische spanning verminderen en tegelijkertijd de ongelijkmatige weefseltransformatie in de dwarsdoorsnede verminderen en de weefselspanning verminderen. Figuur 1 laat zien dat de mal een overgangsfilet en een overgangskegel gebruikt.
(2) Vergroot de procesgaten op de juiste manier
Bij bepaalde mallen waarbij geen uniforme en symmetrische doorsnede kan worden gegarandeerd, is het noodzakelijk om het niet-doorlopende gat te veranderen in een doorlopend gat of om het aantal procesgaten op passende wijze te vergroten zonder dat dit de prestaties beïnvloedt.
Figuur 2a toont een matrijs met een smalle holte, die na het afschrikken vervormd zal worden zoals aangegeven door de stippellijn. Als er twee procesgaten in het ontwerp kunnen worden toegevoegd (zoals weergegeven in figuur 2b), wordt het temperatuurverschil in de doorsnede tijdens het afschrikken verminderd, de thermische spanning verminderd en de vervorming aanzienlijk verbeterd.
(3) Gebruik zoveel mogelijk gesloten en symmetrische structuren
Wanneer de vorm van de mal open of asymmetrisch is, is de spanningsverdeling na het afschrikken ongelijkmatig en is de mal gemakkelijk te vervormen. Daarom moet bij algemeen vervormbare trogmallen vóór het afschrikken een wapening worden aangebracht, die vervolgens na het afschrikken wordt afgesneden. Het trogwerkstuk in figuur 3 werd oorspronkelijk vervormd bij R na het afschrikken en versterkt (het gearceerde deel in figuur 3) kan vervorming door afschrikken effectief voorkomen.
(4) Een gecombineerde structuur aannemen, dat wil zeggen een omleidingsmal maken, de bovenste en onderste mallen van de omleidingsmal scheiden en de matrijs en de pons scheiden
Voor grote matrijzen met een complexe vorm en afmeting > 400 mm en voor ponsen met een geringe dikte en lange lengte is het het beste om een gecombineerde structuur te gebruiken, waarbij het complexe materiaal wordt vereenvoudigd, het grote materiaal wordt teruggebracht tot klein en het binnenoppervlak van de matrijs wordt veranderd in het buitenoppervlak, wat niet alleen handig is voor het verwarmings- en koelproces.
Bij het ontwerpen van een gecombineerde structuur moet deze in het algemeen worden ontbonden volgens de volgende principes, zonder dat dit de nauwkeurigheid van de pasvorm beïnvloedt:
- Pas de dikte zo aan dat de doorsnede van de mal met zeer verschillende doorsneden na ontbinding in principe gelijk is.
- Ontbind op plekken waar gemakkelijk spanning kan ontstaan, verspreid de spanning en voorkom scheuren.
- Werk samen met het procesgat om de structuur symmetrisch te maken.
- Het is geschikt voor koude en warme verwerking en eenvoudig te monteren.
- Het allerbelangrijkste is dat de bruikbaarheid gewaarborgd is.
Zoals weergegeven in figuur 4, betreft het een grote matrijs. Als de integrale structuur wordt toegepast, zal niet alleen de warmtebehandeling moeilijk zijn, maar zal de holte na het afschrikken ook inconsistent krimpen en zelfs oneffenheden en vlakke vervorming van de snijkant veroorzaken, wat moeilijk te verhelpen is bij de verdere verwerking. Daarom kan een gecombineerde structuur worden toegepast. Volgens de stippellijn in figuur 4 is deze verdeeld in vier delen. Na de warmtebehandeling worden deze geassembleerd en gevormd, en vervolgens geslepen en op elkaar afgestemd. Dit vereenvoudigt niet alleen de warmtebehandeling, maar lost ook het vervormingsprobleem op.
Deel 2: juiste materiaalkeuze
Warmtebehandelingsvervorming en scheuren hangen nauw samen met het gebruikte staal en de kwaliteit ervan, dus moeten ze gebaseerd zijn op de prestatie-eisen van de matrijs. Een redelijke staalkeuze moet rekening houden met de precisie, structuur en grootte van de matrijs, evenals de aard, hoeveelheid en verwerkingsmethoden van de bewerkte objecten. Als de algemene matrijs geen vervormings- en precisie-eisen stelt, kan koolstofgereedschapsstaal worden gebruikt in termen van kostenbesparing; voor gemakkelijk vervormde en gebarsten onderdelen kan gelegeerd gereedschapsstaal met een hogere sterkte en lagere kritische afschrik- en koelsnelheid worden gebruikt; bijvoorbeeld een matrijs voor elektronische componenten die oorspronkelijk T10A-staal gebruikte, grote vervorming en gemakkelijk scheuren na afschrikken met water en oliekoeling, en de alkalibad-afschrikholte is niet gemakkelijk te harden. Gebruik nu 9Mn2V-staal of CrWMn-staal, de afschrikhardheid en vervorming kunnen aan de eisen voldoen.
Het is duidelijk dat wanneer de vervorming van de mal van koolstofstaal niet aan de eisen voldoet, het nog steeds kosteneffectief is om gelegeerd staal zoals 9Mn2V-staal of CrWMn-staal te gebruiken. Hoewel de materiaalkosten iets hoger zijn, is het probleem van vervorming en scheurvorming opgelost.
Naast de juiste materiaalkeuze is het ook noodzakelijk om de inspectie en het beheer van de grondstoffen te verbeteren, om te voorkomen dat er scheuren ontstaan door de warmtebehandeling van de matrijs als gevolg van materiaaldefecten.
Bewerkt door May Jiang van MAT Aluminum
Plaatsingstijd: 16-09-2023
