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浅谈关于钨钢冲头零件制作过程中注意哪些细节?

文章出处:方菱动态 责任编辑:东莞市方菱精密模具有限公司 发表时间:2025-01-09
  ​1、钨钢冲头零件原料选择与检验
原料纯度与粒度:钨钢是由碳化钨(WC)和粘结金属(如钴、镍等)组成。原料的纯度对钨钢冲头的性能至关重要。碳化钨粉末的纯度应较高,杂质含量要低,一般要求纯度在 99% 以上。
钨钢冲头零件
同时,碳化钨粉末的粒度也会影响冲头的硬度和韧性。细粒度的粉末(如亚微米级)可以使冲头具有更高的硬度,但韧性可能会稍差;而粗粒度粉末制作的冲头韧性较好,但硬度相对较低。根据冲头的具体用途,如冲裁较硬材料或承受较大冲击力的情况,选择合适粒度的粉末。
粘结金属选择:粘结金属的种类和含量影响钨钢的综合性能。钴(Co)是常用的粘结金属,其含量一般在 6% - 15% 之间。较低的钴含量会使钨钢硬度升高,但韧性降低;反之,较高的钴含量会提高韧性但降低硬度。对于需要高硬度和耐磨性的冲头,可选择较低钴含量的钨钢;对于承受冲击载荷较大的冲头,则可以适当增加钴含量。在原料检验阶段,要确保粘结金属的含量准确符合要求。
2、钨钢冲头零件模具设计要点
形状与尺寸设计:钨钢冲头的形状和尺寸要根据冲裁工件的形状、尺寸和精度要求来设计。例如,冲头的刃口形状可以是平刃、斜刃或阶梯刃。平刃冲头制造简单,适用于冲裁较薄、较软的材料;斜刃冲头在冲裁过程中冲裁力逐渐增加,能有效降低冲裁峰值力,适用于冲裁较厚的材料。冲头的尺寸精度要求较高,一般公差控制在 ±0.01mm - ±0.005mm 之间,特别是冲头的直径和长度尺寸,直接影响冲裁精度和与模具其他部件的配合。
与其他模具部件的配合:冲头要与模具的凹模、固定板等部件良好配合。冲头与凹模之间的间隙是影响冲裁质量的关键因素。间隙过小,冲头容易磨损,甚至可能导致冲头和凹模的损坏;间隙过大,会使冲裁件的毛刺增加,冲裁精度降低。间隙的大小一般根据冲裁材料的厚度和性质来确定,例如,对于厚度为 1mm 的碳钢材料,冲头与凹模的双边间隙一般在 0.1 - 0.15mm 之间。同时,冲头在固定板中的安装要牢固,防止在冲裁过程中发生松动或位移。
3、钨钢冲头零件加工工艺细节
烧结工艺:烧结是钨钢冲头制作的关键环节。在烧结过程中,将混合好的碳化钨和粘结金属粉末压制成坯体后,在高温和高压下进行烧结。烧结温度一般在 1300℃ - 1500℃之间,压力在 20 - 50MPa 之间。烧结时要注意控制升温速度、保温时间和冷却速度。升温过快可能导致坯体内部产生裂纹;保温时间不足会使粘结金属不能充分扩散,影响钨钢的致密性和性能;冷却速度不当也可能引起材料内部应力集中,降低冲头的质量。例如,对于一些高精度的冲头,冷却过程可能需要采用随炉缓冷的方式,以减少内应力。
机械加工:由于钨钢硬度高、脆性大,机械加工难度较大。在切削加工时,要选择合适的刀具和切削参数。一般采用硬质合金刀具或立方氮化硼(CBN)刀具。切削速度要适中,过快会导致刀具磨损严重,过慢则会影响加工效率。例如,使用 CBN 刀具切削钨钢时,切削速度可以控制在 50 - 100m/min 之间。同时,进给量和切削深度也要根据冲头的尺寸和精度要求合理调整。在磨削加工中,要注意砂轮的选择和磨削工艺。砂轮的磨料一般选用金刚石,并且要根据冲头的形状和精度要求确定磨削方式,如平面磨削、外圆磨削等。
4、钨钢冲头零件表面处理环节
涂层处理:为了提高钨钢冲头的表面硬度、耐磨性和抗腐蚀性,常常采用涂层处理。常用的涂层材料有氮化钛(TiN)、碳化钛(TiC)、类金刚石(DLC)等。涂层的厚度一般在 1 - 5μm 之间。在涂层处理前,要对冲头表面进行精细的预处理,如清洗、脱脂、喷砂等,以确保涂层与冲头基体的良好结合。涂层过程中,要严格控制涂层工艺参数,如温度、气体流量、沉积速率等。例如,在采用物理气相沉积(PVD)方法制备 TiN 涂层时,沉积温度一般在 400℃ - 600℃之间,以保证涂层的质量和性能。
抛光处理:抛光可以使钨钢冲头的表面更加光滑,减少冲头与被冲裁材料之间的摩擦力,提高冲头的使用寿命。在抛光过程中,要根据冲头的形状和表面粗糙度要求选择合适的抛光方法和工具。对于简单形状的冲头,可以采用机械抛光,使用研磨膏和抛光轮进行抛光;对于复杂形状的冲头,可能需要采用化学抛光或电解抛光等方法。抛光后,冲头表面的粗糙度一般要求达到 Ra0.2μm - Ra0.4μm 之间。
5、钨钢冲头零件质量检测与控制
硬度检测:钨钢冲头的硬度是重要的质量指标。可以采用洛氏硬度计或维氏硬度计进行检测。不同用途的冲头硬度要求不同,一般硬度范围在 HRA88 - HRA92 之间。检测时要注意检测点的分布,应在冲头的关键部位(如刃口、工作表面等)进行检测,并且要保证检测的准确性和重复性。
尺寸精度检测:使用量具如卡尺、千分尺、投影仪等工具对冲头的尺寸精度进行检测。除了常规的尺寸测量外,还要检测冲头的形状精度,如圆柱度、直线度等。对于不符合尺寸精度要求的冲头,要进行返修或报废处理。
冲裁性能测试:通过实际的冲裁试验来检验冲头的性能。观察冲裁过程中冲头的冲裁力、冲裁精度、毛刺情况等。冲裁力应在合理范围内,冲裁后的工件尺寸精度和表面质量要符合要求。如果冲裁性能不佳,要分析原因,可能是冲头的刃口形状、与凹模的间隙或者冲头本身的材料性能等因素导致的,需要针对性地进行调整。

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