Wykrojnik progresywny jest przedstawicielem precyzyjnego wykrojnika. Jego cechy du?ej pr?dko?ci, wysokiej wydajno?ci i wysokiej precyzji sprawiaj?, ?e jest on szeroko stosowany w produkcji i wytwarzaniu precyzyjnych cz??ci mikroelektronicznych, a coraz wi?cej ?rednich i du?ych cz??ci jest równie? wytwarzanych za pomoc? precyzyjnej matrycy progresywnej. Jednak te wymagania dotycz?ce du?ej pr?dko?ci, wysokiej precyzji, ma?ych i masowych prac stanowi? równie? wyzwanie dla wytrzyma?o?ci i odporno?ci matrycy na zu?ycie. Zu?ycie matrycy zmniejszy dok?adno?? produktu i ?ywotno?? matrycy. Szlifowanie po wy??czeniu lub p?kni?cie matrycy opó?ni godziny pracy, zmniejszy wydajno?? produkcji i zwi?kszy koszty produkcji. Dlatego poprawa wytrzyma?o?ci matrycy i odporno?ci na zu?ycie oznacza zmniejszenie kosztów i popraw? wydajno?ci produkcji.

Materia? matrycy jest g?ównym czynnikiem decyduj?cym o wytrzyma?o?ci matrycy i odporno?ci na zu?ycie. Istnieje wiele przyczyn awarii matrycy, w tym struktura matrycy, technologia obróbki matrycy i warunki pracy matrycy, ale w końcowej analizie bezpo?rednim czynnikiem prowadz?cym do zu?ycia matrycy i p?kni?cia jest wytrzyma?o?? i twardo?? samego materia?u. Materia?y z w?glików spiekanych s? szeroko stosowane w precyzyjnych matrycach progresywnych ze wzgl?du na ich wysok? wytrzyma?o??, wysok? ci?gliwo?? i wysok? odporno?? na zu?ycie. Wraz z popraw? szybko?ci t?oczenia, dok?adno?ci t?oczenia i ?ywotno?ci precyzyjnej matrycy progresywnej, ludzie maj? coraz wy?sze wymagania dotycz?ce materia?ów z w?glików spiekanych.

Naukowcy w kraju i za granic? badaj? mechanizm uszkodzeń spowodowanych zu?yciem, przyczyny i pomiary odporno?ci na zu?ycie progresywnej matrycy z w?glika spiekanego pod ró?nymi k?tami. Wi?kszo?? z nich bada klasyfikacje w?glika spiekanego z perspektywy zewn?trznych czynników makro.

W pracy zbadano pod mikroskopem przyczyny zniszczenia matrycy z w?glika spiekanego wc2co poprzez badanie metalograficzne i po??czono z w?a?ciwo?ciami samego materia?u.

Badanie w?glika spiekanego wc2co

W?glik spiekany Wc2co jest materia?em kompozytowym sk?adaj?cym si? z ogniotrwa?ego w?glika metalu i zwi?zanego metalicznego kobaltu, wytwarzanym metod? metalurgii proszków. Kobalt jest jednym z pierwiastków z grupy ?elaza. Jest to metal spiekany do produkcji w?glika spiekanego. Ze wzgl?du na dobr? smarowno?? i adhezj? CO do twardej fazy WC oraz du?? rozpuszczalno?? twardej fazy WC w CO, w?glik spiekany wc2co ma doskona?e w?a?ciwo?ci, takie jak wysoka wytrzyma?o??, wysoka twardo?? i wysoka odporno?? na zu?ycie. Wytrzyma?o?? w?glika spiekanego jest znacznie wy?sza ni? ka?dego pojedynczego sk?adnika. W przypadku tego zjawiska wielu uczonych przeprowadzi?o bardzo dog??bne badania i przedstawi?o pewne teoretyczne wyja?nienia, z którymi zasadniczo si? zgadzamy.

Dawihl i inni uczeni w Niemczech przedstawili teori? szkieletu z w?glika spiekanego i jego zmodyfikowan? teori? szkieletu. Uwa?aj?, ?e podczas spiekania brykietowania w?glika spiekanego cz?stki w?glika tworz? wzajemnie po??czony szkielet kruszywa, a szczelin? szkieletu wype?nia przenikaj?ca si? wzajemnie faza wi???ca Co. Za w?a?ciwo?ci w?glika spiekanego odpowiada szkielet w?glikowy wzmocniony kofaz?. Teoria szkieletu utrzymuje równie?, ?e gdy wytrzyma?o?? szkieletu karbidowego jest wystarczaj?ca,

Im bardziej równomierny rozk?ad fazy CO, tym wy?sza odporno?? stopu na p?kanie; Gdy lokalna kofaza odpadnie, szkielet fazy twardej ulegnie ?atwemu uszkodzeniu, a wytrzyma?o?? stopu ulegnie zmniejszeniu. Dlatego zawarto?? i rozk?ad fazy CO maj? istotny wp?yw na w?a?ciwo?ci w?glika spiekanego.

Gurland i in. Przedstawi? teori? filmu i uwa?a?, ?e cz?stki w?glika s? otoczone ci?g?? warstw? ko-filmu, która b?dzie odgrywa? wa?n? rol? w wytrzyma?o?ci wysokich s?siednich ziaren w?glika. Zaproponowana w Chinach teoria wzmacniania cz?stek utrzymuje, ?e teoretyczna wytrzyma?o?? materia?ów w?glikowych i ko-metalowych jest w rzeczywisto?ci bardzo wysoka. Tylko z powodu du?ej liczby p?kni?? w materiale rzeczywista wytrzyma?o?? materia?u jest znacznie mniejsza ni? wytrzyma?o?? teoretyczna. Jednak?e, gdy wielko?? cz?stek dwóch materia?ów zostanie zmniejszona do pewnego stopnia i wymieszana równomiernie, prawdopodobieństwo defektów p?kni?? w dwóch grupach ulegnie podwojeniu, a rzeczywista wytrzyma?o?? dwóch grup mo?e by? znacznie poprawiona. Dlatego tak d?ugo, jak rozk?ad i wielko?? cz?stek ziaren WC i ko-warstw s? kontrolowane, teoretyczna wytrzyma?o?? komponentów mo?e by? w pe?ni wykorzystana. Dlatego wady strukturalne, które nie s? zgodne z koncepcj? kompozytu, takie jak grube ziarna w?glika, ka?u?a CO i lokalna utrata CO, b?d? mia?y wp?yw na wzmocnienie cz?stek,

Zmniejsza si? wytrzyma?o?? i inne w?a?ciwo?ci w?glika spiekanego. Z powy?szych badań teoretycznych wynika, ?e równomierno?? sk?adu i rozk?adu materia?ów fazy CO ma istotny wp?yw na wytrzyma?o?? materia?ów z w?glików spiekanych wc2co. Gdy materia?y wspó?fazowe s? uszkodzone lub cz??ciowo ich brakuje lub s? cz??ciowo u?o?one w stos, wytrzyma?o?? w?glika spiekanego równie? ulegnie uszkodzeniu.

badanie metalograficzne z?amanego stempla

W tym badaniu jako próbk? pobrano stempel z?amany pod wp?ywem normalnego zu?ycia po szybkim wykrawaniu. Próbka pochodzi z firmy produkuj?cej precyzyjne cz??ci w Shenzhen, a materia?em stempla jest w?glik spiekany cd750. W l EO 1530vp Electronics

Mikrostruktur? i sk?ad próbek obserwowano za pomoc? mikroskopu skaningowego oraz spektrometru energii inca300. Rysunek 1 przedstawia morfologi? z?amanego stempla. Z rysunku wida?, ?e z?amany otwór wykrojnika jest nierówny i widoczny jest filet z boku wykrojnika. Zu?ycie jest bardzo powa?ne.

Rys. 1 morfologia z?amania stempla

Fig. 2 jest schematem mikrostruktury ?rodkowej cz??ci p?kni?cia, w którym masywne cz?stki WC s? u?o?one w stos zwarty i uporz?dkowany z wyra?nymi kraw?dziami i naro?ami; Poniewa? podczas pracy matrycy centralna cz??? nie jest podatna na zu?ycie i korozj? smaru, w niniejszym badaniu uznano, ?e struktura organizacyjna i sk?ad centralnej cz??ci s? dok?adnie takie same jak w oryginalnym materiale.

Rys. 2 Mikrostruktura ?rodkowej cz??ci z?amania

Wi?kszo?? precyzyjnych, progresywnych matryc z w?glika spiekanego jest szlifowana. Rysunek 3 przedstawia powierzchni? robocz? matrycy. W porównaniu z materia?em bazowym pokazanym na rysunku 2, widoczne s? wyra?ne ?lady szlifowania. Ostre kraw?dzie i rogi bloku WC s? oszlifowane na p?asko, a powierzchnia jest p?aska.

Rysunek 3 powierzchnia robocza matrycy

Fig. 4 przedstawia mikrostruktur? powierzchni roboczej matrycy w miejscu p?kni?cia matrycy. Na rysunku ?lady po szlifowaniu kostka WC s? znacznie zredukowane, natomiast ?lady odpadania klocki WC (cz??? pokazana na eliptycznej ramce) s? bardzo widoczne, co powoduje ods?oni?cie kostki WC bez szlifowania wewn?trz i powierzchni roboczej kostka jest nierówna, a granica jest rozmyta.

Rys. 4 Mikrostruktura powierzchni matrycy przy p?kaniu

Fig. 5 to wynik analizy widma energii ?rodkowej cz??ci p?kni?cia pokazanego na Fig. 2, a Fig. 6 to wynik analizy widma energii powierzchni roboczej matrycy przy p?kni?ciu pokazanym na Fig. 4. Z porównania pików widma energetycznego mo?na stwierdzi?, ?e szczytowa warto?? sk?adnika W w cz??ci powierzchni roboczej matrycy jest znacznie wy?sza ni? w cz??ci ?rodkowej, natomiast warto?? szczytowa sk?adnika CO jest mniejsza ni? w cz??ci ?rodkowej. Wzgl?dne wykrycie warto?ci zawarto?ci obu sk?adników wykaza?o równie?, ?e w centralnej cz??ci p?kni?cia zawarto?? W stanowi?a 75%, a zawarto?? CO stanowi?a 25%; Na powierzchni roboczej matrycy przy z?amaniu zawarto?? W wynosi 91,93%, natomiast zawarto?? CO tylko 8,07%. Poniewa? mikrostruktura i sk?ad cz??ci ?rodkowej s? dok?adnie takie same jak w materiale oryginalnym, mo?na wyja?ni?, ?e zawarto?? fazy wi???cej CO na powierzchni roboczej matrycy przy zerwaniu jest znacznie zmniejszona w porównaniu z orygina?em materia? z w?glika spiekanego.

Rys. 5 Wykrywanie widma energii szczytowej powierzchni roboczej matrycy przy z?amaniu

Rys. 6 warto?? szczytowa detekcji widma energii w centrum p?kni?cia

 analiza z?amań

Bezpo?redni? przyczyn? p?kni?cia matrycy jest niewystarczaj?ca wytrzyma?o?? i wytrzyma?o?? materia?u. Z dotychczasowych badań w?a?ciwo?ci w?glika spiekanego wc2co wynika, ?e wytrzyma?o?? i wi?zko?? w?glika spiekanego w du?ej mierze zale?y od zawarto?ci CO i stanu wi?zania.

W p?kni?tych cz??ciach wypuk?ych, zu?ycie powierzchni powoduje utrat? pierwiastka Co, a zawarto?? sk?adnika CO jest oczywi?cie zmniejszona. Utrata CO niszczy ci?g?o?? szkieletu twardej fazy WC, a stan wi?zania bloku WC odpowiednio si? zmienia. Gdy utrata fazy CO wokó? powierzchniowego bloku WC osi?gnie pewien stopień, efekt wi?zania i wzmocnienia kompozytu CO w stosunku do cz?stek WC zostanie znacznie os?abiony lub nawet zaniknie, powoduj?c odpadanie cz?stek WC z matrycy materia?u i tworzenie wg??bień na powierzchnia matrycy, jednocze?nie ods?oni?ty jest blok WC wewn?trz matrycy bez szlifowania, co niszczy pierwotn? struktur? szkieletu twardej fazy; Ods?oni?ty blok WC z ostrymi kraw?dziami i naro?nikami zmniejsza odporno?? na zu?ycie w?glika spiekanego i przyspiesza zu?ycie w?glika spiekanego; To równie? dodatkowo przyspieszy?o utrat? Co. Cykl opadania cz?stek CO i WC nadal si? rozszerza?, powoduj?c zmniejszenie twardo?ci i wytrzyma?o?ci materia?u w tej cz??ci, a? do osi?gni?cia limitu, wi?c matryca p?k?a w tym miejscu.

Wniosek

Zaobserwowano mikromorfologi? powierzchni roboczej matrycy przy uj?ciu p?kni?cia i porównano j? z pierwotn? morfologi? materia?u i pierwotn? szlifiersk? powierzchni? robocz? matrycy; Ró?nice sk?adu CO i W na powierzchni roboczej matrycy na uj?ciu p?kni?cia i pierwotnym materiale z w?glika spiekanego porównuje si? za pomoc? EDS i otrzymuje si? nast?puj?ce wnioski:

(1) Równomierno?? zawarto?ci i rozk?adu pierwiastków fazy CO ma istotny wp?yw na w?a?ciwo?ci w?glika spiekanego wc2co. Utrata CO bezpo?rednio doprowadzi do pogorszenia w?a?ciwo?ci w?glika spiekanego wc2co.

(2) W procesie szybkiego wygaszania, po zu?yciu matrycy z w?glika spiekanego powierzchnia matrycy jest nierówna, a struktura szkieletu jest uszkodzona z powodu odpadania cz?stek CO i WC.

(3) W warunkach szybkiego wykrawania zu?ycie matrycy pokazuje, ?e zawarto?? pierwiastka Co jest znacznie zmniejszona, a efekt wi?zania i wzmocnienia kompozytu CO w stosunku do twardej fazy WC jest os?abiony, co zmniejsza wytrzyma?o?? i wi?zko?? materia?u, przyspiesza zu?ycie materia?u i prowadzi do p?kni?cia matrycy.