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精密模具熱處理變形及預(yù)防措施

2023年03月13日10:12 

模具熱處理變形是模具處理過程的主要缺陷之一,對一些精密復(fù)雜模具,常因熱處理變形而報廢,因此控制精密復(fù)雜模具的變形一直成為熱處理生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。 眾所周知,模具在熱處理時,特別是在淬火過程中,由于模具截面各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的溫度差,加之組織轉(zhuǎn)變的不等時性等原因,使得模具截面各部分體積脹縮不均勻,組織轉(zhuǎn)變的不均勻,從而引起“組織應(yīng)力”和模具內(nèi)外溫差所引起的熱應(yīng)力。當(dāng)其內(nèi)應(yīng)力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。 因此,減少和控制精密復(fù)雜模具變形乃是廣大熱處理工作者的一項重要的研究課題。本文試就精密復(fù)雜模具變形狀況、變形原因的研究,來探討減少和控制精密復(fù)雜模具變形的措施,以提高模具產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。

一、模具材料的影響因素及預(yù)防措施:

1.模具的選材:

(1)某機械廠從選材和熱處理簡便考慮,選擇T10A鋼制造截面尺寸相差懸殊、要求淬火后變形較小的較復(fù)雜模具,硬度要求56-60HRC。熱處理后模具硬度符合技術(shù)要求,但模具變形較大,無法使用,造成模具報廢。后來該廠采用微變形鋼Cr12鋼制造,模具熱處理后硬度和變形量都符合要求。

(2)預(yù)防措施:因此制造精密復(fù)雜、要求變形較小的模具,要盡量選用微變形鋼,如空淬鋼等。

2.模具材質(zhì)的影響:

某廠送來一批Cr12MoV鋼較復(fù)雜模具,模具都帶有¢60mm圓孔,模具熱處理后,部分模具圓孔出現(xiàn)橢圓,造成模具報廢。一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼,不應(yīng)該出現(xiàn)較大變形。我們對變形嚴重的模具進行金相分析發(fā)現(xiàn),模具鋼中含有大量共晶碳化物,且呈帶狀和塊狀分布。

(1)模具橢圓(變形)產(chǎn)生的原因 這是因為模具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳化物的存在,碳化物的膨脹系數(shù)比鋼的基體組織小30%左右,加熱時它阻止模具內(nèi)孔膨脹,冷卻時又阻止模具內(nèi)孔收縮,使模具內(nèi)孔發(fā)生不均勻的變形,使模具的圓孔出現(xiàn)橢圓。

(2)預(yù)防措施: ①在制造精密復(fù)雜模具時,要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼,不要圖便宜,選用小鋼廠生產(chǎn)的材質(zhì)較差鋼材。②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造,來打碎碳化物晶塊,降低碳化物不均勻分布的等級,消除性能的各向異性。③對鍛后的模具鋼要進行調(diào)質(zhì)熱處理,使之獲得碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏體組織、從而減少精密復(fù)雜模具熱處理后的變形。④對于尺寸較大或無法鍛造的模具,可采用固溶雙細化處理,使碳化物細化、分布均勻,棱角圓整化,可達到減少模具熱處理變形的目的。

二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素及預(yù)防措施:

有些模具選材和鋼的材質(zhì)都很好,往往因為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,如薄邊、尖角、溝槽、突變的臺階、厚薄懸殊等,造成模具熱處理后變形較大。

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