Mecanizado de piezas de molde
Según las diferentes formas externas de las piezas, las piezas del molde generalmente se pueden clasificar en tres tipos: piezas de placa, piezas irregulares y piezas de eje. El flujo de proceso común para estas piezas es aproximadamente el siguiente: mecanizado de desbaste - tratamiento térmico (templado, revenido) - rectificado de precisión - mecanizado por descarga eléctrica (EDM) - ajuste (tratamiento de superficie) - mecanizado de ensamblaje.
Tratamiento térmico de piezas, cómo hacer un molde de inyección.
El proceso de tratamiento térmico de piezas está diseñado no sólo para lograr la dureza requerida sino también para controlar las tensiones internas para garantizar la estabilidad dimensional durante el mecanizado. Diferentes materiales tienen diferentes métodos de tratamiento. Con el desarrollo de la industria del molde en los últimos años, ha aumentado la variedad de materiales utilizados. Además de Cr12, 40Cr, Cr12MoV y aleaciones duras, para moldes con alta intensidad de trabajo y condiciones de tensión severas, como punzones y matrices, se pueden seleccionar nuevos materiales como aceros pulvimetalúrgicos (por ejemplo, V10, ASP23). Estos materiales ofrecen mayor estabilidad térmica y mejores propiedades microestructurales.
Para piezas hechas de Cr12MoV, el enfriamiento se realiza después del mecanizado en desbaste. Las piezas templadas tienen importantes tensiones residuales, que pueden provocar fácilmente grietas durante el mecanizado de precisión o en servicio. Por lo tanto, las piezas deben templarse inmediatamente después del enfriamiento mientras aún están calientes para aliviar las tensiones de enfriamiento. La temperatura de enfriamiento se controla entre 900-1020°C, seguida de enfriamiento a 200-220°C y luego enfriamiento por aire fuera del horno. Luego, las piezas se recalientan rápidamente a 220°C para templarlas. Este método se conoce como proceso de endurecimiento único, que puede lograr alta resistencia y resistencia al desgaste, y es particularmente efectivo para moldes que fallan principalmente debido al desgaste. Sin embargo, para piezas con muchas esquinas y formas complejas, el templado por sí solo puede no ser suficiente para aliviar las tensiones de enfriamiento. Es posible que se requiera un recocido para aliviar tensiones o múltiples tratamientos de envejecimiento antes del mecanizado de precisión para liberar completamente las tensiones.
Para piezas de acero pulvimetalúrgico como V10 y ASP23, que pueden soportar el templado a alta temperatura, se puede utilizar un proceso de doble endurecimiento durante el enfriamiento. El enfriamiento a 1050-1080°C seguido de múltiples ciclos de revenido a alta temperatura a 490-520°C puede lograr una alta tenacidad y estabilidad al impacto. Esto es adecuado para moldes que fallan principalmente debido al desconchado. Aunque los aceros pulvimetalúrgicos son caros, su rendimiento superior está dando lugar a una tendencia creciente de aplicación generalizada.
Rectificado de piezas
Hay tres tipos principales de máquinas herramienta que se utilizan para rectificar: rectificadoras de superficies, rectificadoras cilíndricas internas y externas y rectificadoras de herramientas. Durante el rectificado de precisión, es fundamental controlar estrictamente la deformación del rectificado y la formación de grietas por rectificado. Incluso las grietas más pequeñas pueden aparecer durante el mecanizado y uso posteriores. Por lo tanto, la velocidad de avance durante el rectificado de precisión debe ser pequeña y el refrigerante debe ser suficiente. Para piezas con tolerancias dimensionales dentro de 0,01 mm, se debe utilizar un rectificado a temperatura constante siempre que sea posible. Los cálculos muestran que para una pieza de acero de 300 mm de largo, una diferencia de temperatura de 3°C puede provocar un cambio de material de aproximadamente 10,8 μm (10,8 = 1,2 × 3 × 3, con una deformación de 1,2 μm/°C por 100 mm). Este factor debe considerarse plenamente en todos los procesos de mecanizado de precisión.
Seleccionar la muela abrasiva adecuada es muy importante durante el rectificado de precisión. Para aceros para moldes con alto contenido de vanadio y molibdeno, son adecuadas las muelas abrasivas de corindón monocristalino GD. Al mecanizar aleaciones duras o materiales con alta dureza de enfriamiento, se prefieren muelas abrasivas de diamante con aglutinantes orgánicos. Las muelas abrasivas con aglutinantes orgánicos tienen buenas propiedades de autoafilado y pueden alcanzar una rugosidad superficial de Ra = 0,2 μm en la pieza de trabajo. En los últimos años, con la aplicación de nuevos materiales, las muelas abrasivas CBN (muelas abrasivas de nitruro de boro cúbico) han demostrado un excelente rendimiento de mecanizado, especialmente en el mecanizado de precisión en rectificadoras de perfiles CNC, rectificadoras coordinadas y rectificadoras cilíndricas internas y externas CNC, donde superan a otros tipos de muelas abrasivas. Durante el rectificado, es importante rectificar la muela de manera oportuna para mantener su filo. Cuando la muela se desafila, puede provocar rozaduras y apretones en la superficie de la pieza de trabajo, lo que provoca quemaduras en la superficie y reducción de la resistencia.
La mayoría de las piezas de placas se mecanizan mediante rectificadoras de superficies. Durante el mecanizado, es común encontrar piezas de chapa largas y delgadas, que son difíciles de procesar. Esto se debe a que la pieza de trabajo se deforma bajo la fuerza magnética durante el mecanizado, adhiriéndose estrechamente a la superficie de la mesa de trabajo. Cuando se retira la pieza de trabajo, ésta sufre una deformación de recuperación. Aunque la medición del espesor es consistente, no se cumple el requisito de paralelismo. La solución es utilizar un método de molienda con aislamiento magnético. Durante el rectificado, se coloca un bloque de compensación de altura debajo de la pieza de trabajo y se utilizan cuatro bloques laterales para sujetarla firmemente. El mecanizado debe implicar velocidades de avance pequeñas y múltiples pasadas de acabado. Después de mecanizar un lado, el bloque de compensación de altura ya no es necesario y la pieza de trabajo se puede sujetar magnéticamente directamente para el mecanizado. Esto puede mejorar el efecto de molienda y cumplir con el requisito de paralelismo.
Las piezas del eje tienen una superficie de rotación y se mecanizan ampliamente utilizando rectificadoras cilíndricas internas y externas y rectificadoras de herramientas. Durante el mecanizado, el cabezal y el contrapunto actúan como generatriz. Si hay algún descentramiento en estos componentes, la pieza mecanizada también presentará este problema, afectando la calidad de la pieza. Por tanto, es fundamental inspeccionar el cabezal y el contrapunto antes del mecanizado. Al rectificar orificios internos, el refrigerante debe aplicarse completamente al área de contacto del rectificador para facilitar la descarga suave de las virutas de rectificado. Para piezas de eje de paredes delgadas, es mejor utilizar un dispositivo de sujeción y la fuerza de sujeción no debe ser demasiado alta, de lo contrario, puede causar fácilmente una deformación "triangular interna" en la circunferencia de la pieza de trabajo.
Control de mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
En las fábricas de moldes modernas, el mecanizado por descarga eléctrica (EDM) es indispensable. La electroerosión puede procesar varias piezas irregulares y de alta dureza y se divide en dos tipos: corte por hilo y mecanizado por descarga eléctrica.
La precisión del mecanizado del corte lento con alambre puede alcanzar ±0,003 mm, con una rugosidad superficial de Ra 0,2 μm. Antes de iniciar el proceso de mecanizado, es necesario verificar el estado de la máquina herramienta, incluido el nivel de desionización del agua, la temperatura del agua, la verticalidad del alambre, la tensión y otros factores para garantizar buenas condiciones de mecanizado. El corte con alambre elimina material de una pieza sólida, alterando el equilibrio de tensiones original de la pieza de trabajo y provocando fácilmente la concentración de tensiones, especialmente en las esquinas. Por lo tanto, cuando R < 0,2 (especialmente esquinas afiladas), se deben realizar sugerencias de mejora al departamento de diseño. Para hacer frente a la concentración de tensiones durante el mecanizado, se puede aplicar el principio de traducción vectorial. Se debe dejar un margen de mecanizado aproximado de 1 mm antes del mecanizado de precisión para premecanizar la forma general, seguido de un tratamiento térmico para liberar la tensión del mecanizado antes del mecanizado de precisión, asegurando la estabilidad térmica.
Al mecanizar troqueles, se debe considerar cuidadosamente la posición de entrada del alambre y la selección de la ruta. El mejor método es utilizar corte de alambre perforador. Para el corte de alambre de alta precisión, generalmente se requieren cuatro pasadas de corte para garantizar la calidad de la pieza. Al mecanizar una matriz con un cono, para lograr un mecanizado rápido y eficiente, la primera pasada debe ser un mecanizado de desbaste de la regla, seguido por un mecanizado de cono y luego un mecanizado de precisión de la regla. Esto elimina la necesidad de mecanizar con precisión vertical la sección en X, ya que solo es necesario mecanizar con precisión el borde recto de la sección del filo, lo que ahorra tiempo y costes.
Para el mecanizado por descarga eléctrica (EDM), el primer paso es fabricar el electrodo, que viene en tipos de desbaste y acabado. El electrodo de acabado debe tener una buena conformidad de forma y se mecaniza mejor utilizando una máquina herramienta CNC. En términos de selección del material de los electrodos, los electrodos de cobre se utilizan principalmente para el mecanizado de acero en general. Los electrodos de aleación Cu-W tienen propiedades integrales superiores, especialmente con un consumo significativamente menor que los electrodos de cobre durante el mecanizado. Cuando se combinan con suficiente fluido de lavado, son muy adecuados para mecanizar materiales difíciles y para mecanizar con precisión formas transversales complejas. Al fabricar electrodos, es necesario calcular la distancia entre electrodos y el número de electrodos. Para el mecanizado de electrodos pesados o de áreas grandes, la pieza de trabajo y la sujeción del electrodo deben estar seguros para garantizar una resistencia suficiente y evitar que se aflojen durante el mecanizado. Al realizar mecanizado por pasos profundos, se debe prestar atención al desgaste del electrodo en varios lugares y a la descarga del arco causada por un lavado deficiente.
Tratamiento Superficial y Montaje
Las marcas de herramientas y de rectificado que quedan en la superficie de las piezas durante el mecanizado son áreas de concentración de tensiones y fuente de propagación de grietas. Por lo tanto, después del mecanizado, es necesario reforzar la superficie de las piezas. Los instaladores deben pulir la superficie para eliminar posibles riesgos de mecanizado. Los bordes, esquinas afiladas y aberturas de los orificios de la pieza de trabajo deben ser redondeados y tener forma de R. Generalmente, la superficie de las piezas de electroerosión producirá una capa endurecida de aproximadamente 6 a 10 μm, de color blanco grisáceo. Esta capa endurecida es quebradiza y contiene tensiones residuales, que deben eliminarse por completo antes de su uso. El método consiste en pulir la superficie para eliminar la capa endurecida.
Durante los procesos de rectificado y electroerosión, la pieza de trabajo puede magnetizarse, adquiriendo una fuerza magnética débil que atrae fácilmente partículas pequeñas. Por lo tanto, antes del montaje, la pieza de trabajo debe desmagnetizarse y limpiarse con acetato de etilo. durante la asamblea
