线切割工作液对硬质合金扩散磨损有什么样的影响呢?

硬质合金作为制作模具的常用材料,经常需要对其进行线切割加工。在加工时循环使用的电火花线切割工作液会使硬质合金表层的组织成分发生变化,以至影响硬质合金模具的使用寿命。本文借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)等设备,研究了线切割工作液添加剂对硬质合金的影响。研究结果表明:在线切割加工过程中,硬质合金与使用的工作液会发生相互扩散作用,工作液中的元素会渗入硬质合金的表面,使硬质合金发生扩散磨损,尤其是铁元素的扩散导致硬质合金的硬度、耐磨性明显降低,从而导致工作寿命降低。

模具是现代工业中不可缺少的重要装备。随着高新技术的发展,许多由切削加工的零件和产品,越来越多地被模具制件所代替,因此模具市场潜力很大。硬质合金的硬度很高,耐磨性很好,具有很高的弹性模量,较小的膨胀系数及良好的化学稳定性,其制作的模具,使用寿命比模具钢提高几倍到几十倍。 

因此,许多模具材料由钢趋向于硬质合金。国内硬质合金模具根据用途可分为四类:第一类为硬质合金拉丝模具,这类模具占硬质合金模具的绝大部分,目前拉丝模的首选牌号有YG8、YG6、YG3,其次YG15、YG6X、YG3X,近几年来主要硬质合金生产厂家也研制一些新牌号;第二类模具是冷镦冷冲模、整形模,主要牌号有YC20C、YG20、YG15、CT35等;第三类模具是用于磁性材料生产的无磁合金模;第四类为热作模,这类合金暂无标准牌号,市场需要在增加。目前,模具制造中硬质合金加工工艺方法主要有金刚石磨削、电火花线切割加工和电火花成形加工等。

线切割工作液

由于对硬质合金的磨削力是对一般钢材磨削力的2-3倍,要求磨床的动力大,刚性高,国内暂还没有加工硬质合金的专用磨床。随着模具制造业的飞速发展,电火花线切割加工技术己成为该行业的主要加工方式[31。线切割加工是利用电极丝与工件问脉冲性火花放电时产生的瞬时局部高温,使工件表面放电点间的介质电离击穿,将金属熔化、气化切割成形的。工作液在线切割加工中充当放电介质,其性能的优劣是影响线切割加工工艺指标的重要因素之一。

对于保证线切割工件的加工精度、提高表面质量和生产效率具有重要作用。由于放电的瞬问受到高达10 000℃左右的高温作用和液体介质的冷却作用,硬质合金的化学成分和物理机械性能会受到影响。在表面层会发生金相组织及晶粒的变化,还有渗碳、渗金属、显微裂纹、气孔和夹杂等缺陷,无疑影响寿命。工作液的清洁程度对硬质合金的加工质量有着非常明显的影响。本文借助扫描电子显微镜、能谱仪等设备,研究不同使用情况下的线切割工作液对硬质合金扩散磨损的影响,对提高硬质合金模具的使用性能和寿命有着较重要的实用意义。 

实验:试验材料,选用株洲硬质合金集团有限公司生产的钻石牌YG8硬质合金刀片,型号为4160511(表面精磨),切割后测试表面尺寸为8 mm~8 mm。线切割工作液采用DX一4型工业品,工作液1:纯净的新配置的工作液;工作液2:循环加工硬质合金24 h后的工作液;工作液3:加工45号钢24 h后的工作液。 

切割实验及试样表面分析:在DK7763G型数控电火花线切割机床上(电脉冲宽度tI_64 ms,脉冲问隔t0-8 ms)使用不同情况下的工作液对硬质合金进行切割加工,切割前后分别采用x射线能谱仪分析其表面的主要成分含量,并采用KYKY2800型扫描电镜观察形貌。 

硬度测试实验:采用HR一150A型洛氏硬度计,对不同情况下切割后的硬质合金进行洛氏硬度测试,与切割前进行对比。 

实验结果:工作液对硬质合金的影响,分别在使用工作液l、工作液2和工作液3情况下对硬质合金进行切割,采用X射线能谱仪分析硬质合金表面主要金属成分的含量,并与切割前的表面进行比较。

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