淬火冷镦模线切割开裂的对策

　　1.冷镦模热处理概况

　　冷镦模工作时，凸模必须承受强裂烈的冲击力，其最大压应力可达到2500N/mm2，一般碳素工具钢或低合金工具钢最不能承受的，必须采用高强度韧性合金工具钢制造。同时凸模的工作表面还要承受剧烈的冲击性摩擦。如果凸模的耐磨不足，容易在凸模表面出现剥落和沟痕，进而引起凸模折断。冷镦凹模的型腔承受冲击性张力，因而在凹模壁产生冲击性切向拉应力，型腔表面承受强烈的摩擦和压力。如型腔复杂，在转角处因应力集中成为开裂危险点。另外在模壁出现磨损沟痕也会成为开裂危险点。因而模具表面抗磨损能力绝不可忽视。这就要求冷镦具有高硬度、高强度、高耐磨和足够的冲击韧度。

　　对模具寿命要求不高或轻载的冷镦凸模可采用9SiCr、T12A、Cr12MoV、GCr15、60Si2Mn等钢制造，凹模可采用T10A、Cr12MoV、GCr15钢制造，在制定热处理工艺时应针对模具工作条件和结构来制定淬、回火工艺。如T10A钢的常规热处理工艺为：760~780℃加热，水或油冷淬火，180~200℃低温回火，硬度为61~62HRC，冲击韧度为10J。生产中用T10A钢制作的冷镦凸模易出现崩刃和折断，针对这种现象，有的企业采用了新的热处理工艺，适当降低淬火加热温度(约750℃)，适当缩短保温时间，减少碳化物的固溶，防止奥氏体的含碳量增加，淬火后获得了50%以上的板条状马氏体，大幅度减少了淬火应力，淬回火后模具硬度达60~61HRC，冲击韧度达20J，因此模具寿命得提高。

　　对较大型高寿命冷镦模，应采用高强韧性、高耐磨性模具钢，例如：LD、DC53(Cr8Mo2SiV)、Cr12MoV、K340(日本牌号)这类钢强韧性很高，耐磨性稍次。在冷镦车间生产线上线切割加工的冷镦模具非常多，线切割加工时经常发生模具开裂事故。

　　2.冷镦模开裂的原因

　　经反复论证和试验得出结论，模具开裂是由淬火残余内应力和材料韧度低造成的。圆筒形壁厚较薄模具，若在内壁进行切割，将其切割缺口，在即将切透时易产生炸裂。模具经热处理后会产生内应力(表面为拉伸应力，内部为压缩应力)，两种内应力相互抵消而保持内应力平衡状态，若未及时回火或回火不充分，在线切割加工时，将破坏内应力平衡，因材料韧度低使模具变形产生裂痕

　　3.防止对策

　　3.1合理选择加工工艺过程

　　线切割模具坯料的大小，要根据模具的大小确定，不宜太小。在一般情况下，切割空间应位于坯料中部或离毛坯边缘较远而不易开裂的位置上，通常坯料边距应取8mm左右。

　　在允许的前提下，型腔模具的尖角处，应适当增加工艺圆角R，或在线切割之前将尖角处钻空，缓和应力集中。

　　3.2优化线切割加工的工艺

　　采用高峰值窄脉冲电参数，使模具材料以气相逸出，气化热大大高于熔化热，以带走大部分热量，避免模具表面过热而开裂。

　　逐个检测脉中，控制好放电脉冲串长度，也可解决局部过热，消除裂纹。

　　脉冲能量对开裂的影响极其明显，能量越大，开裂越宽越深;脉冲能量很小时，如采用精加工电规范，表面粗糙度值Ra<1.25μm，一般容易出现裂纹。

　　3.3选用合理的热处理工艺

　　a.改进热处理工艺，采用真空加热，保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热淬火，及时回火，尽量消除淬火内应力，以降低脆低，提高模具的断裂韧性。

　　b. LD、DC53、Cr12MoV、K340 钢在满足技术要求的前提下，尽量缓慢冷却，采用风冷、空冷、分级和等温的冷却方式，不要直接用油冷，从而降低淬火残余内应力。

　　c.对高碳合金钢提高回火温度，在模具材料具有很好的抗回火性前提下，建议回火温度控制在360℃以上，最适宜的回火温度为490~500℃。对LD、DC53、Cr12MoV钢具有二次硬化的材料，若回火温度太低，在线切割工前磨削时也将会产生磨削裂纹。传统的模具技术要求60~62HRC，为提高韧性应打破这一传统，使之控制在56~59HRC，尤其对较大型复杂模具硬度取下限为宜。需注意，必须二次回火。

　　3.4选用合适材料

　　在原材料上选择LD、DC53(Cr8Mo2SiV)它作为通用冷镦模具钢，具有高硬度(≥HRC)、高韧性、高温回火性，具备了线切割加工的优良特性。同样的K340(日本牌号)也可以。国内材料首选Cr12MoV，因碳素工具钢淬火内应力大，淬透性差，模具表面、中间和心部的组织不同，比容差很大，线切割加工路线经过两种组织的交界很容量产生弧状裂纹而开裂，所以都应选用Cr12MoV等高碳合金钢。

　　4.结语

　　综上所述，引起冷镦模具线切割开裂的因素很多，文献资料介绍是原材料、锻造、淬火等造成的，这是一个很大的误区。固然有这几方面的原因，但不是最根本的原因。

　　在生产实践中应根据实际情况制订出最佳工艺，采用正确的工艺方法(尤其是热处理)，才能有效地防止开裂。