Дротова електроерозійна обробка інструментальної сталі: оплавлений шар, зняття напружень і чистові проходи

Що залишає після себе електроерозійна обробка

Дротова електроерозійна обробка роз'їдає метал іскрами, і кожна іскра розплавляє мікроскопічний кратер. Повторно затверділа поверхня — оплавлений шар, який часто називають білим шаром, оскільки він травиться безструктурно білим — зазвичай становить порядку від кількох мікрометрів до кількох десятків мікрометрів завтовшки залежно від енергії різання. Її властивості різко відрізняються від основної сталі:

• Це невідпущений, крихкий мартенсит, часто твердіший за основний матеріал, який часто містить мікротріщини.
• Під ним лежить неглибока зона термічного впливу, чий відпуск було змінено.

На різальній кромці пуансона або матриці оплавлений шар є місцем, де починаються викришування та передчасні втомні тріщини. На деталях із низьким навантаженням він може бути прийнятним у стані після різання; на робочих кромках інструмента ним керують навмисно.

Чистові проходи: стандартний засіб

Виробнича штампова робота рідко використовує одне різання. Звичайна послідовність:

1. Одне чорнове різання з високою енергією для швидкості — товстий оплавлений шар, шорстка поверхня (часто Ra 1.6 µm або грубіша).
2. Від двох до чотирьох чистових (обрізних) проходів із поступово нижчою енергією розряду, кожен видаляє кілька сотих міліметра або менше. Кожен чистовий прохід видаляє пошкодження попереднього шару та залишає тонший, менш розтрісканий власний.

З кількома чистовими проходами кінцевий оплавлений шар можна зменшити приблизно до 1–2 µm або менше, якість поверхні покращується до Ra 0.2–0.4 µm, а точність розмірів підвищується, оскільки різання з низькою енергією менше відхиляє дріт. Вартістю є машинний час, саме тому кількість чистових проходів задається для кожного класу деталей — вирубні штампи та інструменти для точного вирубування на щедрому кінці, груба робота з великими зазорами на ощадливому кінці.

Після різання обробка каменем або легке полірування критичних кромок механічно видаляє останній оплавлений шар; на пуансонах, критичних до втоми, цей крок не є косметичним.

Зняття напружень і деформація

Загартована інструментальна сталь несе залишкові напруження від гартування, а дротова електроерозійна обробка видаляє матеріал без додавання механічних напружень — але розрізання блока дозволяє наявним напруженням перерозподілитися, і деталь рухається. Класичні симптоми: розрізана плита, що закривається на дріт або відпружинює від нього, і довгі деталі, що вигинаються після видалення центральної ділянки.

Стандартні протидії:

• Знімайте напруження перед електроерозійною обробкою, де відпуск сталі це дозволяє — відпуск приблизно на 25–30 °C нижче кінцевої температури відпуску, після чорнової механічної обробки, стабілізує заготовки для чистової роботи.
• Стратегія різання: залишайте перемички/містки, щоб вирізаний фрагмент і рама залишалися з'єднаними до кінця; спочатку грубо вирізайте великі отвори, потім завершуйте; уникайте розрізання загартованої заготовки на довгі, тонкі, непідтримувані ділянки за один прохід.
• Грубо обробіть із припуском, зніміть напруження, потім доведіть електроерозійною обробкою до розміру — послідовність, що використовується для прецизійних штампових плит.

Нотатки щодо дроту та процесу

Латунний дріт є загальним стандартом; дроти з покриттям і тонкі дроти служать для малих радіусів і конічної обробки. Оскільки електроерозійна обробка байдужа до твердості, вона так само є методом для ремонту та модифікації готових штампів — із тією самою дисципліною щодо оплавленого шару, застосованою до відремонтованої кромки, як і до нової.