La matrice progressive est le représentant de la matrice d'emboutissage de précision. Ses caractéristiques de vitesse élevée, de rendement élevé et de haute précision le rendent largement utilisé dans la production et la fabrication de pièces microélectroniques de précision, et de plus en plus de pièces moyennes et grandes sont également fabriquées par matrice progressive de précision. Cependant, ces exigences de travail à grande vitesse, de haute précision, petites et de masse posent également un défi à la résistance et à la résistance à l'usure de la matrice. L'usure des matrices réduira la précision du produit et la durée de vie des matrices. L'arrêt du broyage ou la fracture de la matrice retardera les heures de travail, réduira l'efficacité de la production et augmentera les co?ts de production. Par conséquent, améliorer la résistance de la matrice et la résistance à l'usure signifie réduire les co?ts et améliorer l'efficacité de la production.

Le matériau de la matrice est le principal facteur déterminant la résistance de la matrice et la résistance à l'usure. Il existe de nombreuses raisons à l'échec de la matrice, y compris la structure de la matrice, la technologie de traitement de la matrice et les conditions de travail de la matrice, mais en dernière analyse, le facteur direct conduisant à l'usure de la matrice et à la rupture par rupture est la résistance et la ténacité du matériau lui-même. Les matériaux en carbure cémenté sont largement utilisés dans les matrices progressives de précision en raison de leur haute résistance, de leur haute ténacité et de leur haute résistance à l'usure. Avec l'amélioration de la vitesse d'emboutissage, de la précision d'emboutissage et de la durée de vie de la matrice progressive de précision, les gens ont des exigences de plus en plus élevées pour les matériaux en carbure cémenté.

Des chercheurs nationaux et étrangers étudient le mécanisme de rupture par usure, les causes et les mesures de résistance à l'usure des matrices progressives en carbure cémenté sous différents angles. La plupart d'entre eux étudient la classification du carbure cémenté du point de vue des macro-facteurs externes de la défaillance de la filière.

Dans cet article, les causes de la rupture par rupture de la matrice progressive en carbure cémenté wc2co sont étudiées du point de vue microscopique par le biais d'un test métallographique et combinées avec les propriétés du matériau lui-même.

Etude sur le carbure cémenté wc2co

Le carbure cémenté Wc2co est un matériau composite composé de carbure métallique réfractaire et de cobalt métallique lié produit par la métallurgie des poudres. Le cobalt est l'un des éléments du groupe du fer. C'est un métal cémenté pour la fabrication de carbure cémenté. En raison de la bonne lubrification et de l'adhérence du CO à la phase dure WC et de la grande solubilité de la phase dure WC dans le CO, le carbure cémenté wc2co possède d'excellentes propriétés telles qu'une résistance élevée, une dureté élevée et une résistance élevée à l'usure. La résistance du carbure cémenté est bien supérieure à celle de chaque composant. Pour ce phénomène, de nombreux chercheurs ont fait une étude très approfondie et ont proposé des explications théoriques avec lesquelles nous sommes fondamentalement d'accord.

Dawihl et d'autres chercheurs en Allemagne ont avancé la théorie du squelette en carbure cémenté et sa théorie du squelette modifié. Ils pensent que pendant le frittage de briquettes de carbure cémenté, les particules de carbure forment un squelette d'agrégats interconnectés et que l'espace du squelette est rempli d'une phase de liaison Co pénétrant mutuellement. Les propriétés du carbure cémenté sont causées par le squelette de carbure renforcé par la phase co. La théorie du squelette soutient également que lorsque la résistance du squelette en carbure est suffisante,

Plus la répartition de la phase CO est uniforme, plus la résistance à la rupture de l'alliage est élevée?; Lorsque la phase co locale tombe, le squelette de la phase dure sera facilement endommagé et la résistance de l'alliage sera réduite. Par conséquent, la teneur et la distribution de la phase CO ont une influence importante sur les propriétés du carbure cémenté.

Gurland et al. A avancé la théorie du film et a estimé que les particules de carbure sont entourées d'un film de co continu, et le film de co jouera un r?le important dans la résistance des grains de carbure adjacents élevés. La théorie du renforcement des particules proposée en Chine soutient que la résistance théorique des matériaux carbure et co est en fait très élevée. Ce n'est qu'en raison d'un grand nombre de défauts de fissure dans le matériau que la résistance réelle du matériau est bien inférieure à la résistance théorique. Cependant, lorsque la taille des particules des deux matériaux est réduite dans une certaine mesure et mélangée uniformément, la probabilité de défauts de fissure dans les deux groupes sera doublée et la résistance réelle des deux groupes peut être considérablement améliorée. Par conséquent, tant que la distribution et la granulométrie des grains de WC et des cocouches sont contr?lées, la résistance théorique des composants peut être pleinement exploitée. Par conséquent, les défauts structurels non conformes au concept composite, tels que les gros grains de carbure, le pool de CO et la perte locale de CO, affecteront l'effort de renforcement des particules,

La résistance et les autres propriétés du carbure cémenté sont réduites. D'après les recherches théoriques ci-dessus, on peut voir que la teneur et l'uniformité de la distribution des matériaux en phase CO ont un impact important sur la résistance des matériaux en carbure cémenté wc2co. Lorsque les matériaux en phase co sont endommagés ou partiellement manquants ou partiellement empilés, la résistance du carbure cémenté sera également endommagée.

examen métallographique du poin?on fracturé

Dans cette étude, le poin?on cassé sous usure normale après découpage à grande vitesse est pris comme échantillon. L'échantillon provient d'une entreprise de fabrication de pièces de précision à Shenzhen et le matériau du poin?on est du carbure cémenté cd750. Chez l'électronique EO 1530vp

La microstructure et la composition des échantillons ont été observées au microscope à balayage et au spectromètre d'énergie inca300. La figure 1 est la morphologie du poin?on cassé. On peut voir sur la figure que la bouche cassée de la matrice est inégale et que le filet sur le c?té de la matrice est affiché. L'usure est très grave.

Fig. 1 morphologie de fracture du poin?on

La figure 2 est le diagramme de microstructure de la partie centrale de la fracture, dans laquelle des particules massives de WC sont empilées de manière compacte et ordonnée avec des bords et des coins clairs?; Parce que la partie centrale n'est pas affectée par l'usure et la corrosion du lubrifiant lorsque la matrice est en fonctionnement, cette étude considère que la structure organisationnelle et la composition de la partie centrale sont exactement les mêmes que celles du matériau d'origine.

Fig. 2 microstructure de la partie centrale de la fracture

La plupart des matrices progressives de précision en carbure cémenté sont rectifiées. La figure 3 montre la surface de travail de la matrice. Par rapport au matériau de base illustré à la figure 2, des marques de meulage évidentes peuvent être observées. Les arêtes vives et les coins du bloc WC sont meulés à plat et la surface est plane.

Figure 3 surface de travail de la matrice

La figure 4 est la microstructure de la surface de travail de la matrice au niveau de la fracture de la matrice. Sur la figure, les traces de meulage du bloc WC sont considérablement réduites, tandis que les traces de chute du bloc WC (partie représentée dans un cadre elliptique) sont très évidentes, entra?nant l'exposition du bloc WC sans meulage à l'intérieur, et la surface de travail du dé est inégal et la frontière est floue.

Fig. 4 microstructure de la surface du die à la rupture

La figure 5 est le résultat de l'analyse du spectre d'énergie de la partie centrale de la fracture illustrée à la figure 2, et la figure 6 est le résultat de l'analyse du spectre d'énergie de la surface de travail de la matrice au niveau de la fracture illustrée à la figure 4. à partir de la comparaison de pics du spectre d'énergie, on peut constater que la valeur de pic du composant W dans la partie de surface de travail de la matrice est nettement supérieure à celle de la partie centrale, tandis que la valeur de pic du composant CO est inférieure à celle de la partie centrale. La détection relative des valeurs de teneur des deux composants a également révélé que dans la partie centrale de la fracture, la teneur en W représentait 75% et la teneur en CO représentait 25%?; Sur la surface de travail de la matrice à la rupture, la teneur en W est de 91,93%, tandis que la teneur en CO n'est que de 8,07%. Etant donné que la microstructure et la composition de la partie centrale sont exactement les mêmes que celles du matériau d'origine, on peut expliquer que la teneur en phase liante CO sur la surface de travail de la matrice au niveau de la rupture est significativement réduite par rapport à celle du matériau d'origine. matériau en carbure cémenté.

Fig. 5 détection du spectre d'énergie de crête de la surface de travail de la matrice à la rupture

Fig. 6 valeur de crête de la détection du spectre d'énergie au centre de la fracture

 analyse des fractures

La cause directe de la fracture de la matrice est la résistance et la ténacité insuffisantes du matériau. D'après l'étude précédente sur les propriétés du carbure cémenté wc2co, on peut savoir que la résistance et la ténacité du carbure cémenté dépendent largement de la teneur en CO et des conditions de liaison.

Dans les pièces à motif convexe de fracture, l'usure de surface provoque la perte d'élément Co, et la teneur en composant CO est évidemment réduite. La perte de CO détruit la continuité du squelette de la phase dure WC et l'état de liaison du bloc WC change en conséquence. Lorsque la perte de phase CO autour du bloc de WC de surface atteint un certain degré, l'effet de liaison et de renforcement composite du CO par rapport aux particules de WC sera considérablement affaibli ou même dispara?tra, ce qui entra?nera la chute des particules de WC de la matrice du matériau et la formation de piq?res sur la surface de la matrice, en même temps, le bloc WC à l'intérieur de la matrice sans broyage est également exposé, ce qui détruit la structure du squelette de la phase dure d'origine?; Le bloc WC exposé avec des arêtes vives et des coins réduit la résistance à l'usure du carbure cémenté et accélère l'usure du carbure cémenté?; Cela a également accéléré davantage la perte de Co. le cycle de chute des particules de CO et de WC a continué à se développer, entra?nant une réduction de la ténacité et de la résistance du matériau à cet endroit jusqu'à ce qu'il atteigne la limite, de sorte que la matrice s'est cassée là.

Conclusion

La micromorphologie de la surface de travail de la filière au niveau de l'embouchure de la fracture a été observée et comparée à la morphologie du matériau d'origine et à la surface de travail de meulage d'origine de la filière?; Les différences de composition de CO et W dans la surface de travail de la matrice à l'embouchure de la fracture et le matériau en carbure cémenté d'origine sont comparées par EDS, et les conclusions suivantes sont obtenues?:

(1) La teneur et l'uniformité de la distribution des éléments de phase CO ont un impact important sur les propriétés du carbure cémenté wc2co. La perte de CO entra?nera directement le déclin des propriétés du carbure cémenté wc2co.

(2) Lors du processus de découpage à grande vitesse, après l'usure de la matrice en carbure cémenté, la surface de la matrice est inégale et la structure du squelette est endommagée en raison de la chute des particules de CO et de WC.

(3) Dans des conditions de découpage à grande vitesse, l'usure de la matrice montre que la teneur en élément Co est considérablement réduite, et l'effet de liaison et de renforcement composite du CO par rapport à la phase dure WC est affaibli, ce qui réduit la résistance et la ténacité de le matériau, accélère l'usure du matériau et conduit à la fracture de la matrice.