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　　隨著電火花線切割加工工藝的廣泛應(yīng)用，冷鐓模的淬火加工也越來越方便。但線切割加工過程中，冷鐓模具也容易產(chǎn)生畸變和開裂，使模具報(bào)廢。為此，筆者通過多年的深入研究，提出了一些防止開裂的對(duì)策。

　　1.冷鐓模熱處理概況

　　冷鐓模工作時(shí)，凸模必須承受強(qiáng)裂烈的沖擊力，其壓應(yīng)力可達(dá)到2500N/mm2，一般碳素工具鋼或低合金工具鋼最不能承受的，必須采用高強(qiáng)度韌性合金工具鋼制造。同時(shí)凸模的工作表面還要承受劇烈的沖擊性摩擦。如果凸模的耐磨不足，容易在凸模表面出現(xiàn)剝落和溝痕，進(jìn)而引起凸模折斷。冷鐓凹模的型腔承受沖擊性張力，因而在凹模壁產(chǎn)生沖擊性切向拉應(yīng)力，型腔表面承受強(qiáng)烈的摩擦和壓力。如型腔復(fù)雜，在轉(zhuǎn)角處因應(yīng)力集中成為開裂危險(xiǎn)點(diǎn)。另外在模壁出現(xiàn)磨損溝痕也會(huì)成為開裂危險(xiǎn)點(diǎn)。因而模具表面抗磨損能力絕不可忽視。這就要求冷鐓具有高硬度、高強(qiáng)度、高耐磨和足夠的沖擊韌度。

　　對(duì)模具壽命要求不高或輕載的冷鐓凸?？刹捎?SiCr、T12A、Cr12MoV、GCr15、60Si2Mn等鋼制造，凹?？刹捎肨10A、Cr12MoV、GCr15鋼制造，在制定熱處理工藝時(shí)應(yīng)針對(duì)模具工作條件和結(jié)構(gòu)來制定淬、回火工藝。如T10A鋼的常規(guī)熱處理工藝為：760~780℃加熱，水或油冷淬火，180~200℃低溫回火，硬度為61~62HRC，沖擊韌度為10J。生產(chǎn)中用T10A鋼制作的冷鐓凸模易出現(xiàn)崩刃和折斷，針對(duì)這種現(xiàn)象，有的企業(yè)采用了新的熱處理工藝，適當(dāng)降低淬火加熱溫度(約750℃)，適當(dāng)縮短保溫時(shí)間，減少碳化物的固溶，防止奧氏體的含碳量增加，淬火后獲得了50%以上的板條狀馬氏體，大幅度減少了淬火應(yīng)力，淬回火后模具硬度達(dá)60~61HRC，沖擊韌度達(dá)20J，因此模具壽命得提高。

　　對(duì)較大型高壽命冷鐓模，應(yīng)采用高強(qiáng)韌性、高耐磨性模具鋼，例如：LD、DC53(Cr8Mo2SiV)、Cr12MoV、K340(日本牌號(hào))這類鋼強(qiáng)韌性很高，耐磨性稍次。在冷鐓車間生產(chǎn)線上線切割加工的冷鐓模具非常多，線切割加工時(shí)經(jīng)常發(fā)生模具開裂事故。

　　2.冷鐓模開裂的原因

　　經(jīng)反復(fù)論證和試驗(yàn)得出結(jié)論，模具開裂是由淬火殘余內(nèi)應(yīng)力和材料韌度低造成的。圓筒形壁厚較薄模具，若在內(nèi)壁進(jìn)行切割，將其切割缺口，在即將切透時(shí)易產(chǎn)生炸裂。模具經(jīng)熱處理后會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力(表面為拉伸應(yīng)力，內(nèi)部為壓縮應(yīng)力)，兩種內(nèi)應(yīng)力相互抵消而保持內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)，若未及時(shí)回火或回火不充分，在線切割加工時(shí)，將破壞內(nèi)應(yīng)力平衡，因材料韌度低使模具變形產(chǎn)生裂痕

　　3.防止對(duì)策

　　3.1合理選擇加工工藝過程

　　線切割模具坯料的大小，要根據(jù)模具的大小確定，不宜太小。在一般情況下，切割空間應(yīng)位于坯料中部或離毛坯邊緣較遠(yuǎn)而不易開裂的位置上，通常坯料邊距應(yīng)取8mm左右。

　　在允許的前提下，型腔模具的尖角處，應(yīng)適當(dāng)增加工藝圓角R，或在線切割之前將尖角處鉆空，緩和應(yīng)力集中。

　　3.2優(yōu)化線切割加工的工藝

　　采用高峰值窄脈沖電參數(shù)，使模具材料以氣相逸出，氣化熱大大高于熔化熱，以帶走大部分熱量，避免模具表面過熱而開裂。

　　逐個(gè)檢測(cè)脈中，控制好放電脈沖串長(zhǎng)度，也可解決局部過熱，消除裂紋。

　　脈沖能量對(duì)開裂的影響極其明顯，能量越大，開裂越寬越深;脈沖能量很小時(shí)，如采用精加工電規(guī)范，表面粗糙度值Ra<1.25μm，一般容易出現(xiàn)裂紋。

　　3.3選用合理的熱處理工藝

　　a.改進(jìn)熱處理工藝，采用真空加熱，保護(hù)氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱淬火，及時(shí)回火，盡量消除淬火內(nèi)應(yīng)力，以降低脆低，提高模具的斷裂韌性。

　　b. LD、DC53、Cr12MoV、K340 鋼在滿足技術(shù)要求的前提下，盡量緩慢冷卻，采用風(fēng)冷、空冷、分級(jí)和等溫的冷卻方式，不要直接用油冷，從而降低淬火殘余內(nèi)應(yīng)力。

　　c.對(duì)高碳合金鋼提高回火溫度，在模具材料具有很好的抗回火性前提下，建議回火溫度控制在360℃以上，宜的回火溫度為490~500℃。對(duì)LD、DC53、Cr12MoV鋼具有二次硬化的材料，若回火溫度太低，在線切割工前磨削時(shí)也將會(huì)產(chǎn)生磨削裂紋。傳統(tǒng)的模具技術(shù)要求60~62HRC，為提高韌性應(yīng)打破這一傳統(tǒng)，使之控制在56~59HRC，尤其對(duì)較大型復(fù)雜模具硬度取下限為宜。需注意，必須二次回火。

　　3.4選用合適材料

　　在原材料上選擇LD、DC53(Cr8Mo2SiV)它作為通用冷鐓模具鋼，具有高硬度(≥HRC)、高韌性、高溫回火性，具備了線切割加工的優(yōu)良特性。同樣的K340(日本牌號(hào))也可以。國(guó)內(nèi)材料Cr12MoV，因碳素工具鋼淬火內(nèi)應(yīng)力大，淬透性差，模具表面、中間和心部的組織不同，比容差很大，線切割加工路線經(jīng)過兩種組織的交界很容量產(chǎn)生弧狀裂紋而開裂，所以都應(yīng)選用Cr12MoV等高碳合金鋼。

　　4.結(jié)語

　　綜上所述，引起冷鐓模具線切割開裂的因素很多，文獻(xiàn)資料介紹是原材料、鍛造、淬火等造成的，這是一個(gè)很大的誤區(qū)。固然有這幾方面的原因，但不是最根本的原因。

　　在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況制訂出工藝，采用正確的工藝方法(尤其是熱處理)，才能有效地防止開裂。