Прецизионная штамповочная матрица для штамповки металла с промышленным базовым кольцом для баллона со сжиженным нефтяным газом, штамповка для штамповки

I. Введение Высокопрочная сталь находит все более широкое применение в производстве, что значительно повышает требования к износостойкости и прочности штамповочных штампов. Сталь SKD11 благодаря своей превосходной твердости и ударной вязкости является предпочтительным материалом для изготовления высокопрочных стальных штампов. В условиях реального производства режущие кромки пуансонов и матриц склонны к сколам, а материал СКД11 обладает недостаточной износостойкостью. Оптимизация конструкции режущей кромки и усиление процесса обработки материала SKD11 являются ключом к решению этих проблем и повышению эффективности производства.

II. Оптимизация структуры режущей кромки штампов из высокопрочной стали

1. Оптимизация геометрии режущей кромки: анализ методом конечных элементов (FEA) использовался для моделирования процесса штамповки и определения оптимальных параметров режущей кромки. При штамповке высокопрочной-стали угол режущей кромки устанавливался равным 8 градусов -12 градусов, фаска - 0,2-0,5 мм и радиус скругления - 0,1-0,3 мм, чтобы распределить силу штамповки, уменьшить концентрацию местных напряжений, избежать сколов режущей кромки и обеспечить, чтобы штампованные детали имели поверхность без заусенцев и отвечали требуемой гладкости.

2. Многофункциональная конструкция композитной режущей кромки. На основе требований процесса штамповки разработана композитная конструкция режущей кромки, объединяющая функции резки, волочения и обрезки, что устраняет необходимость в нескольких этапах процесса и повышает точность обработки и эффективность производства. Композитная режущая кромка имеет ступенчатую структуру для оптимизации пути потока материала, уменьшения образования заусенцев и обеспечения контроля допусков на размеры штампованных деталей в пределах ±0,02 мм.

III. SKD11 Процесс упрочнения материала

1. Точный процесс термообработки: штамповая сталь SKD11 подвергается вакуумной термообработке. Температура закалки контролируется на уровне 1020-1050 градусов, выдерживается в течение 2-3 часов, охлаждается до температуры ниже 150 градусов с использованием масляного охлаждения, а затем отпускается при низкой температуре 200-220 градусов в течение 4-6 часов для получения однородной мартенситной структуры с твердостью HRC58-62, балансирующей твердость и ударную вязкость и предотвращающей деформацию штампа и окисление.

2. Обработка для упрочнения поверхности: используется процесс газового азотирования при температуре 500-550 градусов в течение 8-12 часов, образуя азотированный слой толщиной 0,15-0,3 мм. Это увеличивает твердость поверхности до HV800 или выше, уменьшая износ кромки во время штамповки. На высокоточные формы наносится DLC-покрытие толщиной 0,005-0,01 мм для снижения коэффициента трения между формой и высокопрочной сталью, повышения стабильности производства и предотвращения появления царапин.

3. Технология лазерной закалки и ультразвуковой вибрации. Технология лазерной закалки используется для локального упрочнения режущей кромки. Мощность лазера составляет 1000-1500 Вт, а скорость сканирования 5-10 мм/с, что повышает местную твердость режущей кромки до HRC62-65. Точный контроль распределения твердости значительно повышает износостойкость кромки. Во время ультразвуковой вибрационной обработки частота вибрации составляет 20–40 кГц, что снижает нагрузку на обработку, улучшает шероховатость поверхности режущей кромки и предотвращает появление трещин при обработке.