Parte 1 progettazione razionale
Lo stampo è progettato principalmente in base alle esigenze di utilizzo e la sua struttura a volte non può essere completamente ragionevole e uniformemente simmetrica. Ciò richiede al progettista di adottare misure efficaci nella progettazione dello stampo senza comprometterne le prestazioni, prestando attenzione al processo di produzione, alla razionalità della struttura e alla simmetria della forma geometrica.
(1) Cercare di evitare angoli acuti e sezioni con grandi differenze di spessore
Dovrebbe esserci una transizione graduale nel punto di giunzione tra sezioni spesse e sottili dello stampo. Ciò può ridurre efficacemente la differenza di temperatura nella sezione trasversale dello stampo, ridurre lo stress termico e, allo stesso tempo, ridurre la non simultaneità della trasformazione del tessuto sulla sezione trasversale, riducendo lo stress del tessuto. La Figura 1 mostra che lo stampo adotta un raccordo di transizione e un cono di transizione.
(2) Aumentare opportunamente i fori di processo
Per alcuni stampi che non riescono a garantire una sezione trasversale uniforme e simmetrica, è necessario trasformare il foro non passante in un foro passante o aumentare opportunamente alcuni fori di processo senza compromettere le prestazioni.
La Figura 2a mostra uno stampo con una cavità stretta, che verrà deformato come mostrato dalla linea tratteggiata dopo la tempra. Se è possibile aggiungere due fori di processo al progetto (come mostrato in Figura 2b), la differenza di temperatura della sezione trasversale durante il processo di tempra si riduce, lo stress termico si riduce e la deformazione migliora significativamente.
(3) Utilizzare il più possibile strutture chiuse e simmetriche
Quando la forma dello stampo è aperta o asimmetrica, la distribuzione delle tensioni dopo la tempra è irregolare e lo stampo è soggetto a deformazioni. Pertanto, per gli stampi a vasca deformabili generici, è necessario prevedere un rinforzo prima della tempra e poi tagliarlo dopo la tempra. Il pezzo a vasca mostrato in Figura 3 era originariamente deformato in R dopo la tempra e il rinforzo (la parte tratteggiata in Figura 3) può prevenire efficacemente la deformazione da tempra.
(4) Adottare una struttura combinata, ovvero realizzare uno stampo di diversione, separare gli stampi superiore e inferiore dello stampo di diversione e separare la matrice e il punzone
Per matrici di grandi dimensioni con forma complessa e dimensioni >400 mm e punzoni con spessore ridotto e lunghezza elevata, è meglio adottare una struttura combinata, semplificando la complessità, riducendo il grande al piccolo e sostituendo la superficie interna dello stampo con la superficie esterna, il che non è solo conveniente per il processo di riscaldamento e raffreddamento.
Quando si progetta una struttura combinata, questa dovrebbe generalmente essere scomposta secondo i seguenti principi senza compromettere la precisione di adattamento:
- Regolare lo spessore in modo che la sezione trasversale dello stampo, con sezioni trasversali molto diverse, sia sostanzialmente uniforme dopo la decomposizione.
- Si decompongono nei punti in cui è facile che si generi stress, lo disperdono e prevengono le crepe.
- Collaborare con il foro di processo per rendere la struttura simmetrica.
- È comodo per la lavorazione a caldo e a freddo ed è facile da montare.
- La cosa più importante è garantire l'usabilità.
Come mostrato in Figura 4, si tratta di uno stampo di grandi dimensioni. Se si adotta la struttura integrale, non solo il trattamento termico risulterà difficoltoso, ma anche la cavità si ritirerà in modo non uniforme dopo la tempra, causando persino irregolarità e distorsioni planari del tagliente, difficili da correggere nelle lavorazioni successive. Pertanto, è possibile adottare una struttura combinata. Secondo la linea tratteggiata in Figura 4, lo stampo è diviso in quattro parti che, dopo il trattamento termico, vengono assemblate e formate, quindi rettificate e accoppiate. Ciò non solo semplifica il trattamento termico, ma risolve anche il problema della deformazione.
Parte 2: selezione corretta del materiale
La deformazione e la criccabilità durante il trattamento termico sono strettamente correlate all'acciaio utilizzato e alla sua qualità, pertanto è necessario basarsi sui requisiti prestazionali dello stampo. Una scelta ponderata dell'acciaio dovrebbe tenere conto della precisione, della struttura e delle dimensioni dello stampo, nonché della natura, della quantità e dei metodi di lavorazione degli oggetti lavorati. Se lo stampo generico non presenta requisiti di deformazione e precisione, è possibile utilizzare acciaio per utensili al carbonio in termini di riduzione dei costi; per parti facilmente deformabili e criccabili, è possibile utilizzare acciai per utensili legati con maggiore resistenza e velocità di tempra e raffreddamento critiche inferiori; ad esempio, uno stampo per componenti elettronici originariamente utilizzava acciaio T10A, che presentava notevoli deformazioni e criccabilità dopo tempra in acqua e raffreddamento in olio, e la cavità di tempra in bagno alcalino non è facile da temprare. Ora si utilizza acciaio 9Mn2V o acciaio CrWMn, la cui durezza di tempra e deformazione possono soddisfare i requisiti.
Si può osservare che, quando la deformazione dello stampo in acciaio al carbonio non soddisfa i requisiti, risulta comunque conveniente utilizzare acciai legati come l'acciaio 9Mn2V o l'acciaio CrWMn. Sebbene il costo del materiale sia leggermente superiore, il problema della deformazione e delle cricche viene risolto.
Oltre a selezionare correttamente i materiali, è anche necessario rafforzare l'ispezione e la gestione delle materie prime per evitare che si formino crepe durante il trattamento termico dello stampo dovute a difetti delle materie prime.
A cura di May Jiang di MAT Aluminum
Data di pubblicazione: 16 settembre 2023
