一、模具工作部分材料选择及热处理
针对粘结瘤问题,选择模具材料应根据不锈钢板料与模具材料的亲和关系注意两点:选择一是抗粘合性强,二是耐磨减摩的模具材料。一般来讲,金属晶格类型、晶格间距、电子密度、电化学性能相通的金属,其相互吸引、溶解能力强,易粘附在一起,结果摩擦系数变大。Cr、Ni与Fe的互溶性大,因此用钢模拉深时,更易发生粘结瘤现象。实践证明:选用铸铝青铜、硬铝青铜防粘效果较好;采用碳化钨钢结硬质合金制造凹模比用Cr12Mov软氮化制造凹模寿命提高数倍,且不粘模;如果采用代号3054合金铸铁,只需在模具表面进行火焰淬火,模具表面不会出现粘结瘤。另外在模具易损部位可采用硬质合金镶块,它具有优良的抗压性能、超群的耐磨性和持久的表面粗糙度及尺寸情度控制。但由于价格问题,生产中用得较少。
受工厂选材限制,如果一般高碳、高铬工具钢用作不锈钢薄板拉深模,热处理硬度应达到60HRC以上,表面可进行软氮化处理。如为提高模具耐磨性而再提高硬度对于不锈钢拉伸中的粘结现象并不会带来改善。关键是应该在热处理中尽可能去除残余奥氏体,如Cr12一类高硬度材料采用普通的悴火工艺,即使达到HRC62-64的极限硬度范围,组织中仍残存相当数量的奥氏体。奥氏体既是模具中的软点,与马氏体相比又与润滑剂中活性剂的亲和力较弱,不易建立起润滑油膜。因此这类材料的热处理在悴火冷却后可采用低温处理的办法,使残余奥氏体转变为马氏体从而改善基体的抗粘合性。此外,还应对不锈钢拉深模进行表面处理以提高模具的耐磨性、抗粘合性。对于合金铸铁或有色合金材料制作的模具采取渗氮等表面强化工艺,使用效果较好。
二、模具工作部分的表面加工
不锈钢拉深模表面质量要求很高。较低的表面粗糙度可以起到减摩和提高抗粘合性的作用。因此拉深模在进行了磨削加工后,更重要的是消除加工痕迹。而在模具制造中往往忽视了研磨和抛光工序。应该指出。在整个模具加工过程中,抛磨工作量应占三分之一,因不锈钢产品的外观质量在很大程度上取决于模具的抛磨技术。模具表面粗糙度降低,模具的修磨次数相应减少,模具使用寿命相应地得到提高。如果模具表面抛磨不够,加之不锈钢薄板拉伸易引起粘结瘤的特性,因而拉伸出来的产品划痕严重。而产品上的这次划痕用抛光处理来解决既费时又达不到效果。因此,我们应该在模具抛磨工序上下大的功夫,只有模具表面加工精度提高才能减少产品的划痕,模具的修模寿命才能得到大幅度提高。近年来,国内出现了各种抛光新技术和抛光工具,开发了超声波、电解抛光、磨料喷射、挤压珩磨等新工艺、新设备。据资料介绍,对CrWMo,3Cr12W8V,Cr12三种材料模具进行电化学抛光试验研究,证明这种抛光仅用5-10分钟就能使模具型腔表面粗糙度从原来的Ra3.2-Ra1.6的基础上降低到Ra0.4-RaO.2。同时通过电化学抛光还可提高表面硬度以提高耐磨性。又如,超声波抛光机可用于经软氮化处理的型腔的细抛光,它可以避免手工抛光易破坏氮化膜的缺点。对于新的抛光技术我们应该积极去运用和总结。
三、工艺润滑
由不锈钢拉深特性可知,形成粘结瘤是因为板料与模具发生了直接接触,这是一个理论上不争的事实,因此选择拉伸润滑剂或涂覆剂的首要点就是在板料拉深成形过程中润滑膜自始至终不发生破裂并且起润滑作用。“防粘降摩”是选择润滑剂的基本出发点。
一般选用的拉伸油中加一定比例极压添加剂,如硫化猪油、硫化脂肪酸酯等,或使用专用的不锈钢冲压拉伸油的均可取得较好效果。
加入极压抗磨剂的主要作用是提高润滑剂对金属表面的润滑能力,用以产生含硫、磷、氯的化合物在高温下与金属表面起化学反应,生成硫化铁、氯化铁等来加强油膜强度和增强吸附能力,较好地润滑模具与产品表面。固体润滑剂则是填充到金属表面的小坑内,使干磨擦接触点减少到最少,另外固体润滑剂有很高的稳定性,在高温下也能起到润滑作用,不易发生模具粘结。通常在生产中根据产品变形程度和实际情况选择拉伸油配方。
在润滑剂中加入石墨能起到抗粘合的作用但石墨加人后的清洗较困难。如选用代号3054合金铸铁制作模具,那么选用一般润滑剂效果都较好。据资料介绍板料经盐浴处理可在表面获得一层金属软模(如铜、锌、铅等),拉深成形过程中不会出现粘模现象。另外,近年来研制出了一种以聚乙烯醇缩丁醛为主体的有机高分子润滑膜,毛坯经过处理,表面得到一层有机润滑膜,它可随板料一起变形,这不仅避免了模具与板料的直接接触,防止了粘模,保证了产品表面质量。而且极大的减弱了模具与板料的摩擦作用,起到良好的润滑作用,实验表明效果良好。