Usinagem de peças de molde
Com base nos diferentes formatos externos das peças, as peças do molde geralmente podem ser categorizadas em três tipos: peças de placa, peças irregulares e peças de eixo. O fluxo de processo comum para essas peças é aproximadamente o seguinte: usinagem de desbaste - tratamento térmico (têmpera, revenido) - retificação de precisão - usinagem por descarga elétrica (EDM) - encaixe (tratamento de superfície) - usinagem de montagem.
Tratamento térmico de peças, como fazer um molde de injeção
O processo de tratamento térmico das peças é projetado não apenas para atingir a dureza necessária, mas também para controlar as tensões internas para garantir a estabilidade dimensional durante a usinagem. Diferentes materiais têm diferentes métodos de tratamento. Com o desenvolvimento da indústria de moldes nos últimos anos, a variedade de materiais utilizados aumentou. Além de Cr12, 40Cr, Cr12MoV e ligas duras, para moldes com alta intensidade de trabalho e condições severas de tensão, como punções e matrizes, novos materiais como aços para metalurgia do pó (por exemplo, V10, ASP23) podem ser selecionados. Esses materiais oferecem maior estabilidade térmica e melhores propriedades microestruturais.
Para peças feitas de Cr12MoV, a têmpera é realizada após a usinagem de desbaste. As peças temperadas apresentam tensões residuais significativas, que podem facilmente causar trincas durante a usinagem de precisão ou em serviço. Portanto, as peças devem ser revenidas imediatamente após a têmpera, enquanto ainda quentes, para aliviar as tensões de têmpera. A temperatura de têmpera é controlada entre 900-1020°C, seguida de resfriamento até 200-220°C e depois resfriamento ao ar fora do forno. As peças são então rapidamente reaquecidas a 220°C para revenimento. Este método é conhecido como processo de endurecimento único, que pode atingir alta resistência e resistência ao desgaste, e é particularmente eficaz para moldes que falham principalmente devido ao desgaste. No entanto, para peças com muitos cantos e formatos complexos, o revenido por si só pode não ser suficiente para aliviar as tensões de têmpera. Recozimento para alívio de tensões ou múltiplos tratamentos de envelhecimento podem ser necessários antes da usinagem de precisão para liberar totalmente as tensões.
Para peças de aço para metalurgia do pó, como V10 e ASP23, que podem suportar revenido em alta temperatura, um processo de endurecimento duplo pode ser usado durante a têmpera. A têmpera a 1050-1080°C seguida por vários ciclos de revenido em alta temperatura a 490-520°C pode alcançar alta resistência e estabilidade ao impacto. Isto é adequado para moldes que falham principalmente devido a lascas. Embora os aços para metalurgia do pó sejam caros, seu desempenho superior está levando a uma tendência crescente de aplicação generalizada.
Moagem de peças
Existem três tipos principais de máquinas-ferramentas usadas para retificação: retificadoras de superfície, retificadoras cilíndricas internas e externas e retificadoras de ferramentas. Durante a retificação de precisão, é crucial controlar rigorosamente a deformação da retificação e a formação de trincas na retificação. Mesmo fissuras muito pequenas podem tornar-se aparentes durante a maquinagem e utilização subsequentes. Portanto, a taxa de avanço durante a retificação de precisão deve ser pequena e a refrigeração deve ser suficiente. Para peças com tolerâncias dimensionais dentro de 0,01 mm, a retificação em temperatura constante deve ser utilizada sempre que possível. Os cálculos mostram que para uma peça de aço com 300 mm de comprimento, uma diferença de temperatura de 3°C pode causar uma mudança de material de cerca de 10,8 μm (10,8 = 1,2 × 3 × 3, com uma deformação de 1,2 μm/°C por 100 mm). Este fator deve ser totalmente considerado em todos os processos de usinagem de precisão.
Selecionar o rebolo apropriado é muito importante durante o desbaste de precisão. Para aços moldados com alto teor de vanádio e molibdênio, os rebolos de corindo monocristalino GD são adequados. Ao usinar ligas duras ou materiais com alta dureza de têmpera, são preferidos rebolos diamantados com ligantes orgânicos. Os rebolos de ligante orgânico têm boas propriedades de autoafiação e podem atingir uma rugosidade superficial de Ra = 0,2 μm na peça de trabalho. Nos últimos anos, com a aplicação de novos materiais, os rebolos CBN (rebolos de nitreto cúbico de boro) têm apresentado excelente desempenho de usinagem, especialmente na usinagem de precisão em retificadoras de perfis CNC, retificadoras coordenadas e retificadoras cilíndricas internas e externas CNC, onde superam outros tipos de rebolos. Durante o desbaste, é importante preparar o rebolo em tempo hábil para manter sua nitidez. Quando o rebolo fica cego, pode causar fricção e compressão na superfície da peça de trabalho, causando queimaduras na superfície e redução da resistência.
A maioria das peças de chapa são usinadas usando retificadoras de superfície. Durante a usinagem, é comum encontrar peças de chapas longas e finas, que são difíceis de processar. Isso ocorre porque a peça de trabalho se deforma sob a força magnética durante a usinagem, aderindo estreitamente à superfície da mesa de trabalho. Quando a peça é removida, ela sofre uma deformação de recuperação. Embora a medição da espessura seja consistente, o requisito de paralelismo não é atendido. A solução é usar um método de retificação com isolamento magnético. Durante a retificação, um bloco de equalização de altura é colocado sob a peça de trabalho e quatro blocos laterais são usados para segurá-la firmemente. A usinagem deve envolver pequenos avanços e múltiplos passes de acabamento. Depois que um lado é usinado, o bloco de equalização de altura não é mais necessário e a peça de trabalho pode ser fixada magneticamente diretamente para usinagem. Isso pode melhorar o efeito de retificação e atender aos requisitos de paralelismo.
As peças do eixo têm uma superfície rotacional e são amplamente usinadas usando retificadoras cilíndricas internas e externas e retificadoras de ferramentas. Durante a usinagem, o cabeçote e o cabeçote móvel atuam como geratriz. Se houver algum desvio nesses componentes, a peça usinada também apresentará esse problema, afetando a qualidade da peça. Portanto, é essencial inspecionar o cabeçote e o cabeçote móvel antes da usinagem. Ao retificar furos internos, o refrigerante deve ser totalmente aplicado na área de contato de retificação para facilitar a descarga suave dos cavacos de retificação. Para peças de eixo de paredes finas, é melhor usar um dispositivo de fixação, e a força de fixação não deve ser muito alta, caso contrário, pode facilmente causar uma deformação "triangular interna" na circunferência da peça de trabalho.
Controle de Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)
Nas modernas fábricas de moldes, a usinagem por descarga elétrica (EDM) é indispensável. A EDM pode processar diversas peças irregulares e de alta dureza e é dividida em dois tipos: corte com fio e usinagem por descarga elétrica.
A precisão de usinagem do corte lento do fio pode atingir ±0,003 mm, com rugosidade superficial de Ra 0,2 μm. Antes de iniciar o processo de usinagem, é necessário verificar o estado da máquina-ferramenta, incluindo nível de deionização da água, temperatura da água, verticalidade do fio, tensão e outros fatores para garantir boas condições de usinagem. O corte com fio remove material de uma peça sólida, perturbando o equilíbrio de tensão original da peça e causando facilmente concentração de tensão, especialmente nos cantos. Portanto, quando R < 0,2 (especialmente cantos vivos), sugestões de melhoria devem ser feitas ao departamento de design. Para lidar com a concentração de tensões durante a usinagem, o princípio da translação vetorial pode ser aplicado. Uma margem de usinagem de desbaste de cerca de 1 mm deve ser deixada antes da usinagem de precisão para pré-usinar a forma geral, seguida de tratamento térmico para liberar a tensão de usinagem antes da usinagem de precisão, garantindo a estabilidade térmica.
Ao usinar matrizes de punção, a posição de entrada do fio e a seleção do caminho devem ser cuidadosamente consideradas. O melhor método é usar corte com fio perfurante. Para corte com fio de alta precisão, geralmente são necessárias quatro passagens de corte para garantir a qualidade da peça. Ao usinar uma matriz com cone, para obter uma usinagem rápida e eficiente, a primeira passagem deve ser a usinagem de desbaste da aresta reta, seguida pela usinagem cônica e, em seguida, a usinagem de precisão da aresta reta. Isto elimina a necessidade de usinagem de precisão vertical da seção X, já que apenas a aresta reta da seção da aresta de corte precisa ser usinada com precisão, economizando tempo e custos.
Para usinagem por descarga elétrica (EDM), o primeiro passo é a fabricação do eletrodo, que vem nos tipos desbaste e acabamento. O eletrodo de acabamento deve ter boa conformidade de formato e é melhor usinado usando uma máquina-ferramenta CNC. Em termos de seleção do material do eletrodo, os eletrodos de cobre são usados principalmente para usinagem geral de aço. Os eletrodos de liga Cu-W possuem propriedades abrangentes superiores, especialmente com consumo significativamente menor do que os eletrodos de cobre durante a usinagem. Quando combinados com fluido de lavagem suficiente, eles são muito adequados para usinagem de materiais difíceis e para usinagem de precisão de formas transversais complexas. Ao fabricar eletrodos, é necessário calcular a distância entre os eletrodos e o número de eletrodos. Para usinagem de eletrodos pesados ou de grandes áreas, a peça de trabalho e a fixação do eletrodo devem ser seguras para garantir resistência suficiente e evitar afrouxamento durante a usinagem. Ao realizar usinagem em etapas profundas, deve-se prestar atenção ao desgaste do eletrodo em vários locais e à descarga do arco causada por lavagem inadequada.
Tratamento e Montagem de Superfície
As marcas da ferramenta e marcas de retificação deixadas na superfície das peças durante a usinagem são áreas de concentração de tensão e fonte de propagação de trincas. Portanto, após a usinagem, é necessário o reforço superficial das peças. Os instaladores devem lixar a superfície para eliminar possíveis riscos de usinagem. As bordas, cantos vivos e aberturas da peça de trabalho devem ser arredondadas e em forma de R. Geralmente, a superfície das peças EDM produzirá uma camada endurecida de cerca de 6-10 μm, de cor branco acinzentada. Esta camada endurecida é frágil e contém tensões residuais, que devem ser totalmente removidas antes do uso. O método é o polimento da superfície para remover a camada endurecida.
Durante os processos de retificação e EDM, a peça pode ficar magnetizada, adquirindo uma força magnética fraca que atrai facilmente pequenas partículas. Portanto, antes da montagem, a peça deve ser desmagnetizada e limpa com acetato de etila. Durante a assembleia
