Phần 1 thiết kế hợp lý
Khuôn mẫu chủ yếu được thiết kế theo yêu cầu sử dụng, và cấu trúc của khuôn đôi khi không thể hoàn toàn hợp lý và cân đối. Điều này đòi hỏi người thiết kế phải áp dụng một số biện pháp hiệu quả khi thiết kế khuôn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của khuôn, đồng thời cố gắng chú ý đến quy trình sản xuất, tính hợp lý của cấu trúc và tính đối xứng của hình dạng hình học.
(1) Cố gắng tránh các góc nhọn và các phần có độ dày chênh lệch lớn
Cần có sự chuyển tiếp trơn tru tại điểm giao nhau giữa các phần dày và mỏng của khuôn. Điều này có thể làm giảm hiệu quả chênh lệch nhiệt độ giữa các mặt cắt ngang của khuôn, giảm ứng suất nhiệt, đồng thời giảm hiện tượng biến đổi mô không đồng thời trên mặt cắt ngang, và giảm ứng suất của mô. Hình 1 cho thấy khuôn sử dụng fillet chuyển tiếp và côn chuyển tiếp.
(2) Tăng lỗ quy trình một cách thích hợp
Đối với một số khuôn không đảm bảo được mặt cắt ngang đồng đều và đối xứng thì cần phải thay đổi lỗ không xuyên qua thành lỗ xuyên qua hoặc tăng một số lỗ gia công một cách thích hợp mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.
Hình 2a cho thấy một khuôn có khoang hẹp, khoang này sẽ bị biến dạng như được thể hiện bằng đường nét đứt sau khi tôi. Nếu có thể thêm hai lỗ gia công vào thiết kế (như thể hiện trong Hình 2b), chênh lệch nhiệt độ của mặt cắt ngang trong quá trình tôi sẽ giảm, ứng suất nhiệt giảm và biến dạng được cải thiện đáng kể.
(3) Sử dụng các cấu trúc khép kín và đối xứng càng nhiều càng tốt
Khi hình dạng khuôn hở hoặc không đối xứng, sự phân bố ứng suất sau khi tôi không đều và dễ bị biến dạng. Do đó, đối với khuôn máng biến dạng thông thường, cần gia cố trước khi tôi, sau đó cắt bỏ sau khi tôi. Phôi máng thể hiện trong Hình 3 ban đầu bị biến dạng tại R sau khi tôi, và việc gia cố (phần gạch chéo trong Hình 3) có thể ngăn ngừa hiệu quả biến dạng khi tôi.
(4) Áp dụng cấu trúc kết hợp, tức là làm khuôn dẫn hướng, tách khuôn trên và khuôn dưới của khuôn dẫn hướng, tách khuôn dập và khuôn đột.
Đối với khuôn lớn có hình dạng và kích thước phức tạp >400mm và đột có độ dày nhỏ và chiều dài lớn, tốt nhất nên áp dụng cấu trúc kết hợp, đơn giản hóa sự phức tạp, giảm kích thước lớn thành nhỏ và thay đổi bề mặt bên trong của khuôn thành bề mặt bên ngoài, không chỉ thuận tiện cho quá trình gia nhiệt và làm mát.
Khi thiết kế một cấu trúc kết hợp, nhìn chung cấu trúc đó phải được phân tích theo các nguyên tắc sau mà không ảnh hưởng đến độ chính xác khi lắp ghép:
- Điều chỉnh độ dày sao cho mặt cắt ngang của khuôn có các mặt cắt ngang rất khác nhau về cơ bản là đồng nhất sau khi phân hủy.
- Phân hủy ở những nơi dễ sinh ra ứng suất, phân tán ứng suất và ngăn ngừa nứt vỡ.
- Phối hợp với lỗ gia công để tạo nên cấu trúc đối xứng.
- Thuận tiện cho việc xử lý nóng và lạnh, dễ lắp ráp.
- Điều quan trọng nhất là đảm bảo khả năng sử dụng.
Như thể hiện trong Hình 4, đây là một khuôn lớn. Nếu sử dụng cấu trúc tích hợp, không chỉ quá trình xử lý nhiệt sẽ khó khăn mà khoang khuôn sau khi tôi cũng sẽ co lại không đồng đều, thậm chí gây ra hiện tượng không đồng đều và biến dạng mặt phẳng của lưỡi cắt, điều này sẽ khó khắc phục trong quá trình gia công tiếp theo. Do đó, có thể sử dụng cấu trúc kết hợp. Theo đường nét đứt trong Hình 4, khuôn được chia thành bốn phần, sau khi xử lý nhiệt, chúng được lắp ráp và định hình, sau đó được mài và ghép lại. Điều này không chỉ đơn giản hóa quá trình xử lý nhiệt mà còn giải quyết được vấn đề biến dạng.
Phần 2 lựa chọn vật liệu đúng
Biến dạng và nứt do xử lý nhiệt có liên quan chặt chẽ đến loại thép được sử dụng và chất lượng của nó, vì vậy cần dựa trên yêu cầu về hiệu suất của khuôn. Việc lựa chọn thép hợp lý cần tính đến độ chính xác, cấu trúc và kích thước của khuôn, cũng như bản chất, số lượng và phương pháp gia công của vật thể được gia công. Nếu khuôn thông thường không có yêu cầu về biến dạng và độ chính xác, có thể sử dụng thép công cụ cacbon để giảm chi phí; đối với các chi tiết dễ biến dạng và nứt, có thể sử dụng thép công cụ hợp kim có độ bền cao hơn và tốc độ tôi và làm nguội tới hạn chậm hơn; Ví dụ, khuôn linh kiện điện tử ban đầu sử dụng thép T10A, biến dạng lớn và dễ nứt sau khi tôi bằng nước và làm nguội bằng dầu, và khoang tôi bằng dung dịch kiềm không dễ làm cứng. Hiện nay sử dụng thép 9Mn2V hoặc thép CrWMn, độ cứng và biến dạng khi tôi có thể đáp ứng được yêu cầu.
Có thể thấy rằng khi độ biến dạng của khuôn làm bằng thép cacbon không đáp ứng được yêu cầu, việc sử dụng thép hợp kim như thép 9Mn2V hoặc thép CrWMn vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao. Mặc dù chi phí vật liệu cao hơn một chút, nhưng vấn đề biến dạng và nứt vỡ đã được giải quyết.
Trong khi lựa chọn vật liệu đúng cách, cũng cần tăng cường kiểm tra và quản lý nguyên liệu thô để ngăn ngừa nứt xử lý nhiệt khuôn do lỗi nguyên liệu thô.
Biên tập bởi May Jiang từ MAT Aluminum
Thời gian đăng: 16-09-2023
