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肉厚很薄的工件,如何預防因加工應力釋放所引發的變形?使用何種材質?工序如何應對?

案由背景詳述:

某機加工廠的陳姓老闆來電詢問,日前接獲一客制訂單,上面載明硬度要求HRC58~60、實際尺寸是外方200mmX 200m mX 18m m,內圓ψ190mm,陳老闆擔心若是先進行熱處理再接續線切割加工,恐因肉厚太薄而扭曲變形,更可能因變異量過大而報廢,本案內圓ψ190mm公差±0.01mm。問使用何種材質變形量較少又同時可達到HRC58~60度的要求?如何在工序中預防過大應力釋放的應對方法。

可能影響分析:

本案訂單上要求是外方200mmX 200m mX 18m m ,內圓ψ190mm,單邊肉厚僅5mm,若是直接取材200mmX 200m mX 18m m,先行熱處理,即進行線切割加工,此時因內應力釋放一定超出容許公差而報廢。以先前經驗做比較,曾接獲個案是外方內方尺寸大約是250X200X20,材質是不用熱處理的中碳鋼,以線切割加工內孔約230X180,工序結束經量測發現變形量約0.12mm,因此以他案推演本案陳老闆的擔心是一定會發生,且本案有硬度要求,因此更得考慮熱處理的應力殘留及肉厚僅5mm的影響,將加大惡化其變形量。

改善辦法及建議:

建議使用應力較小的空冷硬化鋼SKD11,不但價格便宜也較易取得。依本案要求取得外方200X200X18材料,先以機加工切割下內圓ψ170mm在委外進行熱處理，熱處理採用真空爐以石墨當治具平躺進行,可避免橢圓變形,採用高溫回火,再進行超深冷處理。熱處理製程結束經平面硬磨後,再進行1.5ψ的引線孔放電,再以兩段式切割法進行線切割加工,應可達本案尺寸精度要求。

結論:

本案內ψ精度容許公差要求僅±0.01mm,因此必須採取先讓應力釋放的方式進行,這將增加工序和加工成本,因此在接案報價時,得向客戶先行解說,取得共識後方可接案,否則不但由於工序增加成本也增加交貨也將延遲。