锻件标识不清改进技术分析

锻件标识不清改进技术分析

梁锡波

桂林福达股份有限公司541100

摘要：随着锻造产品的不断扩展，锻件的可追溯性使得使得锻造产品永久标识，商标成型为生产过程中必不可少的工艺。由于产品可追溯的零件号字符较多、商标图案复杂，制造工艺成为关键，通过加工电极使用电火花机在锻造模具上成型，基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的，又称放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是一种利用电、能量进行加工的方法。电火花加工适用材料广、适用加工特殊及复杂形状的零件、脉冲参数可以调节、易于自动化，使得电火花加工技术成为特种加工领域的一门重要技术本文从电火花的发展历程、基本原理、特点及分类、基本工艺规律、加工设备和工作新技术发展及应用。以提高工艺的稳定性和高效性，缩短生产准备周期，降低消耗和生产成本。

锻件永久标识成型工艺主要利用锻造工艺中金属流动的特殊性，通过在锻件终锻模具上的标识型腔热挤压而成，快捷简单，维修方便，通过性强。

关键词：标识、可追溯性、电火花、生产成本

针对公司生产的大部分锻件存在标识不清晰的问题，从2016年3月份开始，我们成立了质量攻关小组，小组成员集思广益、各司其职，在现有条件下均做出了一些调整，实施进程基本顺利，现把以上工作进行技术总结：

1、调整激光打标的刻字深度，由原来要求的1.5~2mm，加深到2~2.5mm，先保证生产正常开展。具体情况见下图：

图二标识深度2~2.5mm

2、试验电火花加工标识。由于激光刻字机加工出来的标识无出模斜度，不便于标识成型，且加工周期较长，激光刻制“4G18”这个标识需要6小时。随后我们联系了外面加工电极的厂家，试做了一套4G18电极，然后拿回来用电火花设备自己加工模具标识，电火花制作“4G18”这个标识只需10分钟，效果较好。效果对比如下图：

图四4G18电极，字体带有明显的拔模斜度

电火花加工与传统的机械加工方法不同，它是利用放电腐蚀金属的原理来加工工件的。下图所示为电火花加工原理示意图。正极性接法是将工件接阳极，工具接阴极；负极性接法是将工件接阴极，工具接阳极。工件电极和工具电极均浸泡在工作介质当中，工具电极在自动进给调节装置的驱动下，与工件电极间保持一定的放电间隙。电极的表面（微观）是凹凸不平的当脉冲电压加到两极上时，某一相对间隙最小处或绝缘强度最低处的工作液将最先被电离为负电子和正离子而被击穿，形成放电通道，电流随即剧增，在该局部产生火花放电，瞬间高温使工件和工具表面都蚀除掉一小部分金属。单个脉冲经过上述过程，完成了一次脉冲放电，而在工件表面留下一个带有凸边的小凹坑。这样以很高频率连续不断地重复放电，工具电极不断地向工件进给，这就将工具的形状复制在工件上，加工出所需要的零件。

规范了锻打过程中吹氧化皮的工艺，双管齐下。以往在生产过程中终锻工步前，忽略了吹锻件氧化皮，导致锻件标识上涵盖过多氧化皮，待抛丸把氧化皮去除后，标识也基本上没有了。随后我们调整了工艺，在终锻工步前，重点把锻件表面的氧化皮吹掉，尤其是标识位置。具体效果见下图：

图六终锻工步前重点吹锻件氧化皮，抛丸后标识较清晰

综上，电火花加工标识+规范吹氧化皮相结合是目前最优的整改方案。由于本次试验的电极是外协的，加工周期不可控，另标识字体也有待改善，比如“4”字笔划闭合导致中间“△”符号不明显，该部位不易成型。针对该问题，我们把字体调整后，尝试用线切割自己加工电极，做成组合的，具体效果见下图：

该方案的实施过程中发现有两个问题，线切割加工的周期较长，且无拔模角。经综合考虑，我们最终决定采购雕刻刀，自己加工铜电极。

电极材料选择

紫铜电极坯料，纯Cu（电解铜，俗称紫铜）也是一种常用的电极材料，尤其是加工有色金属材料时，常用电解铜作为工具电极材料。Cu的熔点较低，电极损耗率较大，因此需要引入另一种高熔点材料来降低电极损耗率。Cu－W合金兼有Cu的高导热性和W的高熔点、低热胀系数和耐电火花机侵蚀能力强的特点，使其成为一种高性能的工具电极材料。Cu－W电极主要用于加工模具钢和WC工件，其中的Cu、W含量比一般为25：75。

首先石墨和铜在材质上作比较：石墨的材质轻且脆，铜的材质韧性好且重。二者的放电量是根据电极的大小来决定，一般情况下大的电极火花位要大一点。精公在一般情况下为0.03-0.1mm。在选材上要根据实际情况，各有优点：在小筋条方面，石墨在加工时容易又不会变形。铜材会变形，且加工难度大。在大电极方面，二者的区别就是重量。对CNC的伤害石墨要大于铜，因石墨出来的是粉，对CNC的轨道伤害极大，这时要做好防护，吸尘器、导轨的护套都要加上。铜一般是选取紫铜来做电极。石墨电极是种颗粒组织，是加工不出来镜面的。要加工镜面的话最好的就是红铜电极了。还有石墨电极一般不用抛光。石墨电极加工速度快但是面粗度没有红铜电极好，石墨电极消耗大，一般加工模具零件石墨电极粗逃，红铜电极精修，综上所述使用紫铜是我们的最佳选择。

电极加工

紫铜电极是电火花机的基本加工工具，要想依靠精雕机加工出合格的电极，就要对电火花加工行业的一些基本知识有所了解。下面，我们就分别从电火花的加工原理、特点及应用来了解一下紫铜电极的基本加工要求。

电极三维造型

根据电火花加工的原理及特点，电极应该符合以下几点要求：

1、表面粗糙度必须小，电极表面粗糙度Ra为1.60～0.80μm以下，不准有砂眼存在，这一点是电火花加工的最基本的要求。

2、曲面形体的电极侧面粗糙度必须小。

3、一般电极要求侧壁陡峭，与竖直方向的夹角为10度左右。

4、电极表面的棱角要分明，否则将影响模具的加工效果。

5、电极尺寸大小要按凹模规定尺寸减去间隙值（凸槽部分加上间隙值）

计算，尺寸精度要求高（一般不能低于IT6级），设计时要考虑电火花加工的放电间隙，电极的放电间隙一般为0.01~0.5mm之间。

6、由于电极是加工模具，所以电极的形态与最终产品形态是一致的，不存在反向问题。

7、成套电极的配合精度要高。

在写刀路之前，将立体图画好后，要将图形中心移到坐标原点，最高点移到Z=0，方可以加工，电极火花位可加工负预留量。

在加工前还要检查工件的装夹方向是否同电脑中的图形方向相同，在模具中的排位是否正确，装夹具是否妨碍加工，前后模的方向是否相配。还要检查你所用的刀具是否齐全，校表分中的基准等。

电极还要加工分中位，校表基准，火花放电时要校正铜工，一般校三个面（上，下，左，右）加工出的铜工必须有三个基准面。铜料是比较容易加工的材料，走刀速度，转速都可以快一点，开粗时，留加工余量0.2~0.5，视工件大小而定，加工余量大，开粗时走刀就可以快，提高效率。

前模开粗的问题，首先将铜公图在前视图或边视图内旋转180o即变成了前模图，当然还要加上枕位，PL面；原身要前模留的地方，不要用镜身的方法将铜工图变成前模图，有时会错（当铜公图X方向Y方向都不对称时）。前模加工时有二个难点：材料比较硬；前模不可轻易烧焊，错不得。

前模开粗时用刀原则同铜工相似，大刀开粗→小刀工粗→大刀光刀→小刀光刀，但前模应尽量用大刀，不要用太小的刀，容易弹刀，开粗通常先用刀把平刀开粗，光刀时也尽量用圆鼻刀，因这种刀够大，有力，有分型面的前模加工时，通常会碰到一个问题，当光刀时分型面因碰穿机要准娄数，而型腔要留0.2~0.5的加工余量（留出来打火花）。这是可以将模具型腔表面朝正向补正0.2~0.5，面在写刀路时将加工余量设为0。

前模开粗或光刀时通常要限定走刀范围，要记住你所设的范围是刀具中心的范围，不是刀具边界的范围，不是刀所加工到的范围，而大一个刀具半径。

前模开粗常用的刀路方法是曲面挖槽，平行式光刀。前模加工时分型面，枕位面一般要加工到准数，而碰穿面可以留0.1余量，以备配模。

成型效果

依生产科下发的生产计划，逐步推展电极加工标识的工作，保证上线模具标识清晰。目前4000T、6300T、8000T、14000T电极都已加工完成，已上线模具中一些锻件效果如下：

结束语

经过这次的锻件标识的优化，锻打过程中再没有标识不清而被投诉模具质量问题，全套电极已加工完毕，可满足所有模具标识使用。以提高工艺的稳定性和高效性，缩短生产准备周期，降低消耗和生产成本。