بخش ۱ طراحی منطقی
قالب عمدتاً مطابق با الزامات استفاده طراحی می‌شود و ساختار آن گاهی اوقات نمی‌تواند کاملاً منطقی و متقارن باشد. این امر مستلزم آن است که طراح هنگام طراحی قالب، اقدامات مؤثری را بدون تأثیر بر عملکرد قالب انجام دهد و سعی کند به فرآیند تولید، منطقی بودن ساختار و تقارن شکل هندسی توجه کند.
(1) سعی کنید از گوشه‌های تیز و بخش‌هایی که اختلاف ضخامت زیادی دارند، اجتناب کنید.
باید یک انتقال نرم در محل اتصال بخش‌های ضخیم و نازک قالب وجود داشته باشد. این امر می‌تواند به طور مؤثر اختلاف دمای سطح مقطع قالب را کاهش دهد، تنش حرارتی را کم کند و همزمان عدم همزمانی تبدیل بافت روی سطح مقطع را کاهش دهد و تنش بافت را نیز کم کند. شکل 1 نشان می‌دهد که قالب از فیله انتقالی و مخروط انتقالی استفاده می‌کند.
(2) به طور مناسب سوراخ‌های فرآیند را افزایش دهید
برای برخی از قالب‌ها که نمی‌توانند سطح مقطع یکنواخت و متقارن را تضمین کنند، لازم است سوراخ غیرگذر به سوراخ گذر تبدیل شود یا برخی از سوراخ‌های فرآیند به طور مناسب و بدون تأثیر بر عملکرد افزایش یابند.
شکل 2a یک قالب با یک حفره باریک را نشان می‌دهد که پس از کوئنچ، همانطور که با خط چین نشان داده شده است، تغییر شکل خواهد داد. اگر بتوان دو سوراخ فرآیندی در طراحی اضافه کرد (همانطور که در شکل 2b نشان داده شده است)، اختلاف دمای سطح مقطع در طول فرآیند کوئنچ کاهش می‌یابد، تنش حرارتی کم می‌شود و تغییر شکل به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد.
(3) تا حد امکان از ساختارهای بسته و متقارن استفاده کنید
وقتی شکل قالب باز یا نامتقارن باشد، توزیع تنش پس از کوئنچ ناهموار است و به راحتی تغییر شکل می‌دهد. بنابراین، برای قالب‌های ناودانی شکل‌پذیر عمومی، قبل از کوئنچ باید تقویت انجام شود و پس از کوئنچ برش داده شود. قطعه کار ناودانی نشان داده شده در شکل 3 در ابتدا پس از کوئنچ در R تغییر شکل داده شده و تقویت شده (قسمت هاشور خورده در شکل 3) می‌تواند به طور موثر از تغییر شکل کوئنچ جلوگیری کند.
(4) یک ساختار ترکیبی را اتخاذ کنید، یعنی یک قالب انحرافی بسازید، قالب‌های بالایی و پایینی قالب انحرافی را جدا کنید و قالب و پانچ را از هم جدا کنید
برای قالب‌های بزرگ با شکل و اندازه پیچیده >400 میلی‌متر و پانچ‌هایی با ضخامت کم و طول زیاد، بهتر است از یک ساختار ترکیبی استفاده شود، که در آن پیچیدگی ساده می‌شود، اندازه بزرگ به کوچک کاهش می‌یابد و سطح داخلی قالب به سطح خارجی تغییر می‌کند، که نه تنها برای گرمایش و سرمایش مناسب است، بلکه برای فرآیند قالب‌گیری نیز مناسب است.
هنگام طراحی یک سازه ترکیبی، معمولاً باید طبق اصول زیر تجزیه شود، بدون اینکه بر دقت برازش تأثیر بگذارد:
- ضخامت را طوری تنظیم کنید که سطح مقطع قالب با مقاطع بسیار متفاوت، اساساً پس از تجزیه یکنواخت باشد.
- در مکان‌هایی که ایجاد تنش آسان است، تجزیه کنید، تنش آن را پراکنده کنید و از ترک خوردن جلوگیری کنید.
- با سوراخ فرآیند همکاری کنید تا ساختار متقارن شود.
- برای پردازش سرد و گرم مناسب است و مونتاژ آن آسان است.
- مهمترین چیز این است که قابلیت استفاده را تضمین کنید.
همانطور که در شکل ۴ نشان داده شده است، این یک قالب بزرگ است. اگر ساختار یکپارچه اتخاذ شود، نه تنها عملیات حرارتی دشوار خواهد بود، بلکه حفره پس از کوئنچ به طور ناموزون کوچک می‌شود و حتی باعث ناهمواری و اعوجاج صفحه‌ای لبه برش می‌شود که اصلاح آن در پردازش‌های بعدی دشوار خواهد بود. بنابراین، می‌توان یک ساختار ترکیبی اتخاذ کرد. طبق خط چین در شکل ۴، به چهار قسمت تقسیم می‌شود و پس از عملیات حرارتی، آنها مونتاژ و شکل داده می‌شوند و سپس سنگ‌زنی و تطبیق داده می‌شوند. این امر نه تنها عملیات حرارتی را ساده می‌کند، بلکه مشکل تغییر شکل را نیز حل می‌کند.
بخش دوم انتخاب صحیح مواد
تغییر شکل و ترک خوردگی ناشی از عملیات حرارتی ارتباط نزدیکی با فولاد مورد استفاده و کیفیت آن دارد، بنابراین باید بر اساس الزامات عملکرد قالب باشد. انتخاب معقول فولاد باید دقت، ساختار و اندازه قالب و همچنین ماهیت، کمیت و روش‌های پردازش اشیاء پردازش شده را در نظر بگیرد. اگر قالب عمومی هیچ گونه تغییر شکل و دقتی نداشته باشد، می‌توان از فولاد ابزار کربنی برای کاهش هزینه استفاده کرد. برای قطعاتی که به راحتی تغییر شکل داده و ترک می‌خورند، می‌توان از فولاد ابزار آلیاژی با استحکام بالاتر و سرعت بحرانی خنک شدن و خنک شدن آهسته‌تر استفاده کرد. به عنوان مثال، یک قالب قطعه الکترونیکی در ابتدا از فولاد T10A استفاده می‌کرد که تغییر شکل زیادی داشت و پس از خنک شدن در آب و خنک شدن در روغن به راحتی ترک می‌خورد و حفره خنک شدن در حمام قلیایی به راحتی سخت نمی‌شود. اکنون از فولاد 9Mn2V یا فولاد CrWMn استفاده کنید، سختی و تغییر شکل خنک شدن می‌تواند الزامات را برآورده کند.
مشاهده می‌شود که وقتی تغییر شکل قالب ساخته شده از فولاد کربنی الزامات را برآورده نمی‌کند، استفاده از فولاد آلیاژی مانند فولاد 9Mn2V یا فولاد CrWMn همچنان مقرون به صرفه است. اگرچه هزینه مواد کمی بیشتر است، اما مشکل تغییر شکل و ترک خوردگی حل می‌شود.
ضمن انتخاب صحیح مواد، لازم است بازرسی و مدیریت مواد اولیه نیز تقویت شود تا از ترک خوردگی ناشی از عملیات حرارتی قالب به دلیل نقص مواد اولیه جلوگیری شود.
ویرایش شده توسط می جیانگ از MAT Aluminum
زمان ارسال: ۱۶ سپتامبر ۲۰۲۳
