电火花加工变质层对模具成型表面的影响资料下载.pdf

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电火花成型加主要适用于各种型腔模，而严重影响模具制造质量和使用寿命。

下面对变质层的电火花线切割则适用于加工各种形状的冲模。

但是电形成机理、变质层对模具表面的影响、怎样预防和减少火花加工后的模具表面所产生的变质层，其化学成分、变质层对模具表面的影响等问题加以分析。

（5）根据采集到的数据计算出修正值。

根据线性误差E等于实际值减去读数值，反向间隙等于返程时的测量值减去上一次通过该点的测量值作出修订参数表。

并使用标定指令G102、G103、G100等指令制定修订程序表并它修改为set文件。

应用举例：

G102（开始指令）X50OE一0003RO001X00EO000R一0001X一50OEO001R一000lX一1000E0002R一0001X44000E0089R一0001X44500E0086R一0001X49500E0078R一0001X一5000OEO074R一0001G103（反向补偿指令）X500EO003RO00lX00E0000R一000lX一500E0001R一0001X1000E0002R一0001X一44000E0089R一0001X一44500E0086R一000lX一4950OE0078RO001X一50000E0074R一0001G100（补偿结束指令）（6）制作新的AXVCALSET参数文件，并用它取代数控系统中原有的AXVCALSET参数，执行init功能。

设备回零。

70模具制造2006年第7期万方数据模具制造技术2变质层的形成机理电火花加工是利用工具电极和工件之间在一定工作介质中产生脉冲放电。

在火花放电的瞬时高温高压下，使工件材料熔化、气化而被抛入工作液中，最终使工件达到尺寸要求的加工方法。

21形成机理及组成电火花加工过程中所产生的变质层包括熔化层（或叫凝固层）和热影响层，如图1所示。

电火花加工模具成型表面熔化层热影响层模具基体金属图l电火花加工表面变质层熔化层是工件表层材料在脉冲放电的瞬时高温作用下熔化后大部分抛出，小部分滞留下来，在脉冲放电结束后迅速冷却凝固而保留下来的金属层。

其微观形态由许多大小不等、形状各异的放电凹坑和凸缘组成。

由于钢中高熔点合金碳化物及微观成分不均匀，使该层均匀性、连续性较差。

热影响层位于熔化层和工件基体材料之间。

该层金属材料并没有熔化，但受到放电点传来的高温影响，使材料的金相组织发生了变化。

由于加工材料及加工前热处理状况及加工脉冲参数的不同，热影响层的变化也不同。

对于未淬火钢，热影响层就是淬火层。

对已淬火钢，热影响层包括重新淬火层和回火层。

22变质层的厚度通常，变质层的厚度与模具材料的种类、脉冲电源的电参数有关，随脉冲能量（脉冲宽度及放电电流）的增大而变厚。

因电火花放电过程的随机性。

在相同的加工条件下，变质层的厚度往往是不均匀的，从有关试件所测得的变质层厚度的数据表明。

电规准对变质层厚度有明显的影响。

例如：

线切割电极丝为黄铜丝，低速走丝（06毗）加工电压60V，电流55A，变质层厚度最大值为20O斗m，平均增为13。

8斗m。

通常粗、中规准加工时变质层一般为0105mm，精加工时一般为O01005mm，微精加工时小于001mm。

3变质层对模具表面的影响钽瞄由国毽柏具S。

删朋田国超口檩具1cHtNA暑赢M。

u。

31材料的化学成份发生了变化由于电火花的放电作用，使工件材料表面层的化学成分发生了明显的变化。

它与工件材料、电极材料、脉冲电源和工作液等参数有关。

熔化层中有渗碳、渗金属、气孔及其他夹杂物。

电火花成型加工时工作介质和石墨电极在电蚀过程中分解或析出的碳元素渗入工件表层。

电火花线切割加工使用钼丝电极丝和含碳工作液时，经光谱分析和电子探针检测，在变质层内，钼和碳元素的含量大幅度增加；

而使用铜丝电极丝和去离子水的工作液时，发现变质层内铜元素含量增加，而无渗碳现象。

312材料的金相组织发生了变化由于电火花的放电作用，使工件材料表面层的金相组织发生了明显的变化。

形成不连续的、厚度不均匀的变质层。

它与工件材料、电极丝材料、脉冲电源和工作液等参数有关。

经金相组织分析，变质层中残留了大量的奥氏体。

其含量随脉冲能量的增大以近似指数曲线形式增长，其晶粒非常细小，有很强的抗腐蚀能力。

对于碳钢来说。

工件表面的熔化层在金相照片上呈现白色，故称为白层。

它与基体金属完全不同，是一种树枝状的淬火铸造组织与内层的结合也不很牢固。

它主要由细小马氏体、大量残余奥氏体和某些碳化物组成。

33表层显微硬度发生变化工件在加工前的热处理状态不同及电脉冲参数的不同，在电火花加工后其显微硬度的变化也不同。

由于变质层金相组织和元素含量的变化使工件表面的显微硬度发生了明显变化。

热影响层的硬度比基体材料高。

对已淬火的钢，热影响层包括再淬火区和回火区，再淬火区的硬度稍高或接近于基体硬度，回火区的硬度则比基体材料低。

由于所采用的电参数、冷却条件及工件材料原来的热处理状况不同，变质层的硬度变化情况也不一样。

以T10钢为例，图2为未淬火钢经过电火花加工后的表层显微硬度变化曲线，图3为已淬火钢的曲线。

对未淬火钢而言。

变质层硬度比基体硬度有较大提高。

而对模具成型零件，一般在电火花加工前都经过淬火处理，从图3可看出在熔化层硬度略有提高，而在距表面十几微米处的热影响层硬度则有较大的下降，出现了软化层。

这对模具成型表面非常不利。

因模具制造2006年第7期71万方数据黾譬由国趋一模具S删朋田国趋一梗具1-cHNA暑赢M。

模具制造技术很多模具表面经电火花加工后还要对成型表面进行研磨抛光，研磨抛光的厚度必须大于变质层厚度，才能使表面硬度不致下降，给钳工研磨抛光带来困难。

800一600，趟400隧200O20406080100120140160180距表面深度，岬图2未淬火T10钢电火花加工后的表面显微硬度规准：

ti=120斗8Ie=16A800；

600越400隧200O2040印80lool20140160180距表面深度斗m图3已淬火T10钢电火花加工后的表面显微硬度规准：

ti=280斗sIe=50A34出现残余拉应力电火花加工表面存在着由于瞬时先热后冷作用而形成的残余应力，而且基本上表现为拉应力。

残余拉应力的大小和分布。

主要与材料的热学性质、材料在电火花加工前热处理状态及加工时的脉冲能量有关。

材料的导热系数越小，产生的残余拉应力越大。

淬火钢比未淬火钢加工后的残余应力大。

如图为T8A残余应力分布图。

当热处理质量不高，如加热温度过高、淬火介质选择不当或回火不充分等，都可能造成残余应力增大。

注意热处理的质量，使用较小的加工规准，都可以减少模具表面的残余拉应力。

35出现显微裂纹电火花加工表面会出现显微裂纹这种显微裂纹大多是由于金属从熔化状态突然急冷凝固，材料收缩产生拉伸热应力，容易达到材料的强度极限而产生与表面呈不同角度的微观裂纹。

裂纹主要产生在熔化层，在脉冲能量很大时会扩展到热影响层。

尤其是加工硬质合金时，在常规的电规准参数条件下，很容易出现裂纹，并存在空洞，危害极大。

如线切割加工的模具易发生早期磨损，直接影响模具冲裁间隙的保持以及模具刃口容易崩刃。

严重影响模具的制造质量和使用寿命。

影响显微裂纹大小的因素主要有材料性质、热处理状况、脉冲电源的能量、电火花加工稳定性等。

不同材料对裂纹的敏感度不同，脉冲放电和工作液蒸发时产生的爆炸力使脆性材料更容易产生裂纹。

工件预先热处理状态对裂纹的产生也有较大影响。

加工淬火材料比加工淬火后回火或退火材料及非淬火材料更容易产生裂纹，因为淬火材料硬脆，原始应力也较大，故淬火钢的质量不高时，更容易产生裂纹。

脉冲能量对裂纹的影响非常明显，脉冲能量愈大，显微裂纹愈宽愈深。

如电火花加工时的稳定性不好，尤其在产生拉弧和烧伤较多时，易产生裂纹，因为大量的热能传导扩散至金属材料内部，在材料内部产生内应力，加速了裂纹的形成。

36耐磨性提高抗疲劳性下降零件表面耐磨性与其硬度成正比电火花加工表面熔化层的显微硬度的提高使其耐磨性提高。

但熔化层与基体结合不牢固。

容易剥落而磨损。

由于电火花加工后的表面变质层金相组织的变化。

及产生的残余拉应力的影响，会使模具表面的耐疲劳性能比机械加工表面低许多倍。

故对于锻模、冲压模等受交变载荷较大的模具，最好把电火花加工的表面变质层去除掉。

4预防及消除变质层影响的对策为防止表面变质层对模具表面质量和寿命产生负面影响，应从毛坯制造、热处理工艺、电加工工艺、后续处理工艺等模具制造的各个环节采取相应的措施。

（1）模具毛坯准备。

在进行铸、锻时，应严格控制热加工工艺，以防止毛坯晶粒粗大。

（2）在热处理方面。

电火花加工前采用分级淬火、等温淬火和淬火后及时回火，多次回火，充分消除内应力，并避免材料过热、渗碳和氧化脱碳等现象；

电火花加工后补充回火处理。

可减少表面残余拉应力，加工过程中析出的碳化物能焊合熔化层中的显微裂纹。

从而防止模具表面产生显微裂纹。

例如CrWMn钢线切割变质层经200补充回火处理后。

拉应力可从254MPa降到765MPa；

电火花加工后深冷处理72模具制造2006年第7期万方数据模具制造技术加高温回火。

深冷处理可使残余奥氏体量降到最低，使变质层硬度提高。

经过高温回火，合金碳化物从马氏体中析出弥散分布引起二次硬化。

可使变质层的耐磨性、硬度及韧性得到提高。

Crl2MoV钢凹模进行液氮深冷及高温回火后。

平均使用寿命从92万次提高到843万次。

墓嚣暴节ll80604020Oloo200300400距表面深度，“m图4T8A钢电火花加工后残余应力分布图规准：

120斗s16A1213V400HZ（3）优化电规准。

采用高峰值窄脉冲电参数，使工件材料以气相抛出，由于气化热大大高于融化热，可以带走大部分热量，避免工件表面过热；

逐个进行有效的脉冲检测，控制好集中放电脉冲串的长度，也可解决局部过热问题，消除显微裂纹的产生；

用小脉冲能量加工脉冲能量对显微裂纹的影响极其明显，能量越大，显微裂纹则越宽越深；

脉冲能量很小时，例如采用精加工电规准，表面粗糙度值小于R口125斗m，一般不易出现显微裂纹。

（4）清洁工作液。

工作液中的电蚀产物（如液渣等）常会导致集中放电，形成显微裂纹，故控制好电蚀物的排除及工作液的清洁非常重要。

（5）合理安排加工工艺。

在电火花线切割加工中，对于大型、厚壁、形状复杂、厚度不均匀的模具零件，宜采用多次切割法；

在电火花成型加工中，宜采用粗、中、精逐档过渡的加工方法。

这是减少和去除表面缺陷的一种非常有效的方法。

（6）电加工后实施喷丸强化。

喷丸强化可使模具表面材料塑性变形而导致冷作硬化可改变模具表面残余应力状态和分布，使残余拉应力转变为压应力，遏制了裂纹的产生和扩大。

喷丸还能促使模具表层的组织发生转变，即残余奥氏体诱发转变为马氏体，并且能够细化马氏体的亚结构。

进一步提高了模具表面硬度钼譬巾国趋，模具S幽豫，州r，田国趋口橇具1-cHNA暑赢M。

和耐磨性。

从而延长模具的使用寿命。

对线切割模具的变质层施以喷丸和（120160）（610）h的时效处理，则可成倍地提高模具寿命。

Crl2钢制洗衣机电动机定、转子落料模，在经淬火、回火处理和线切割加工后直接使用时，常呈折断失效，平均使用寿命只有3万余次，改用在电火花加工后增加一道喷丸强化处理工艺后，使用寿命提高到10万冲次。

在延长承受交变负荷的模具使用寿命方面，是其它强化方法难以比拟的。

（7）电加工后增加研磨抛光工序或精磨工序。

用研磨抛光或精磨方法，可除去表面变质层。

有些工厂用电火花加工模具工作零件，如线切割加工凸凹模板后便直接组装试模。

建议增加后续研磨抛光工序或精磨工序，以提高加工面质量，减小变质层厚度及表面粗糙度JR口值，以提高模具质量与寿命。

在电火花加工后采用成形磨削或连续轨迹坐标磨削，为便于磨削，对形状复杂的模体可采用镶拼组合结构。

但缺点是不能改善应力区的应力分布状态。

消除残余拉应力。

5结束语表面变质层的出现常伴随着裂纹的形成，这意味着材料很容易失效。

因而研究变质层对模具表面质量及模具寿命的影响至关重要。

采用适当的毛坯热加工、热处理工艺、优化电火花加工的工艺方案，选择合理的电加工工艺参数，适当增加喷丸、研磨抛光、精磨等后续加工工序，可减少、避免或除去变质层，消除表面显微裂纹，降低表面粗糙度尺。

值，对于提高模具制造质量和延长模具使用寿命是十分有效的重要途径。

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（1）四模具制造2006年第7期73万方数据电火花加工变质层对模具成型表面的影响电火花加工变质层对模具成型表面的影响作者：

南欢，NanHuan作者单位：

陕西国防工业职业技术学院,陕西,咸阳,712000刊名：

模具制造英文刊名：

DIE&

MOULDMANUFACTURE年，卷（期）：

2006，6（7）被引用次数：

0次参考文献（7条）参考文献（7条）1.周旭光特种加工技术20042.李云程模具制造工艺学20053.卢存伟电火花加工工艺学19884.曹凤国电火花加工技术20055.林朝平.浦文禹基于线切割加工中模具表面变质层的分析期刊论文-机械制造2003（11）6.冯晓丹.张玉.张黔线切割加工对模具工作表面的影响及后处理期刊论文-模具工业2004（09）7.李永根模具钢线切割加工表面变质层的后处理1996（01）相似文献（1条）相似文献（1条）1.期刊论文曹会元电火花加工中模具表面变质层的分析与计算-机械工程师2010,（4）电火花加工已在模具制造中得到广泛应用,其物理本质决定了加工后模具成型表面存在变质层,文章对其在电加工中模具表面变质层进行了研究及分析,目的是为了更好地提高模具制造质量和延长模具使用寿命.本文链接：

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