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发表于 2008-9-15 18:45:08
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来自： 中国江苏苏州
压铸模具零件热处理
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提及热处理很多的同仁都知道，就是将模具零件放在特定的炉中加热到一定的温度，保温一段时间，再放入特定的冷却介质中按一定的冷却速冷却，最终达到预期硬度的一个过理，我这里不是讲热处理本身，而是讲一个模具零件在加工过程中的热处理的次数，热处理所应排定的位置，也即是在什么时间段进行，如有不是，请大家不啬赐教# l" L, x# L1 N# p
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以Ｈ１３制作压铸模为例，采用合理的热处理工艺，可大大提2 b/ K+ r9 V# m' S
高压铸模的使用寿命。(以前生产用Ｈ１３钢制作的的压铸模/ E g2 J$ K' b3 ~ \5 f% q
寿命低，只有１～２万模次,改进热处理工艺后压铸模的使用寿命已达到１０万模次左右)。5 a9 D0 T& Z; q/ T7 ^) I% t3 M
１ 退火
7 j0 y, B& c2 D包括锻造后的球化退火和模具制作过程中的去应力退火两部分。
4 K q% N$ K4 e- M7 i H其主要目的：在原材料阶段进行结晶组织的改良；方便加工而降低硬度；防止加工后变形和淬火裂纹% f5 }6 s; u x! y- v" B: }
而去除内应力。
" n! @0 V6 Q" n5 B* u) G（１）球化退火。) S' e. s$ ?0 Y
模具钢经锻造后，钢的内部组织变成不稳定的结晶，硬度高切削困难，且此种状态的钢，内应力大，
1 _6 A: r. T% Z E+ ]加工后容易变形和淬裂，机械性能差，为使碳化物结晶变成球化稳定组织须进行球化退火。
" Y6 Q& q$ L7 O. i, F（２）去应力退火。7 B Q% ]: ~$ I( a9 O5 z
对有残留应力的模具钢进行机械加工，加工后会产生变形，如果机械加工后仍留有应力，则在淬火时( T/ u. `3 m/ z0 u; D. l& J! G
会发生很大的变形或淬火裂纹。为防止这些问题发生，必须进行去应力退火。* W: E4 R' ^7 }$ e" W
我们坚持在模具制作过程中进行三次去应力退火：# O2 G' k5 S4 }, P2 |
（１）在切削掉原材料体积的１／３以上形状或对原材料厚度１／２深度加工时，加工余量留有５～
" E2 M% A( s% f2 P8 l9 e1 k$ c１０ｍｍ，进行第一次去应力退火。
/ ?& ^' ~( E! z6 X- i（２）在精加工留有余量（２～５ｍｍ）时，进行第二次去应力退火。
3 m% A$ b. d2 _6 J（３）在试模后，淬火前进行第三次去应力退火。
8 _' A* r$ u( i6 l A! C２ 淬火( w, } y/ y8 ~
设备为高压高流率真空气淬炉，真空淬火工艺见图１。
; |( l9 @$ ]) C1 T（１）淬火前：采用热平衡法，提高模具加热和冷却的整体一致性。对凡是影响到这一点的薄壁孔、7 Y( e3 m( [ d( d, `" o' N
沟槽、型腔等，都要进行填充、封堵，尽量做到模具能均衡加热和冷却；同时，注意装炉方式，防止压铸
# X! o2 p: O+ e. x: s6 o+ R模在高温时因自重而引起的变形.
) q6 o* y. v$ P' a（２）模具的加热：在加热过程中要缓慢加热（用２００℃／ｈ升温），并采用两级预热方式，防止' [- I' i2 j0 R6 r: [/ Z
快速升温造成模具内、外温差过大，引起过大的热应力，同时减小相变应力。
3 Y, t- B5 H N% |1 d+ T* }9 `0 f（３）淬火温度与保温时间：要采用下限淬火加热温度，均热时间不宜过短或过长，一般由壁厚和硬
0 M6 x! y: A# O' B, C3 k$ ~度来确定均热时间。Ｈ１３钢淬火硬度与保温时间的关系曲线见图２.
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" E( _- h4 W/ L6 z ~图片附件: [图1和图2] 附图1。2.jpg (2007-9-13 10:12, 47.54 K)& | b K) \" ?' R" q9 S3 ?! _% z: A
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, H7 y. }0 R) `: B/ Q
; z6 m+ Q/ C' [" i% D. }4 D( J5 b0 Z（４）淬火冷却：采用预冷方式，并通过调节气压与风速，有效的控制冷却速度，使之最大限度地实
3 q* @$ [: k( c3 d* e R现理想冷却。即：预冷到８５０℃后，增大冷却速度，快速通过“Ｃ”曲线鼻部，模温在５００℃以下则
9 d8 F; g4 _9 _% w, M; F& L逐渐降低冷却速度，到Ｍｓ点以下则采用近似等温转变的冷却方式，以最大限度地减少淬火变形。模具冷* M. s' o+ N3 W
却到约１５０℃时，关闭冷却风机，让模具自然冷却。: I! V% p+ t' V+ \$ ]" L) @: i
３ 回火3 y: d+ q% H! K& @
淬火的模具冷却到约１００℃时，就要立即进行回火，以防止继续产生变形，甚至开裂。回火温度由
* x! I* h2 V+ m; v) ^: Q) M工作硬度来确定，一般要进行三次回火。
" j: o* m3 X1 ? L+ y6 Y- ~４ 氮化处理" C! P" t, G9 _- m1 w/ s0 F' K
一般压铸模经淬火、回火（４５～４７ＨＲＣ）后就能使用，但为了提高模具的耐磨性、抗蚀性和抗
, }$ e# Y) G5 X氧化性，防止粘模，延长模具的寿命，必须进行氮化处理。氮化层深度一般为０．１５～０．２ｍｍ。7 W+ I: U4 P# r* [/ [
氮化后需要打光，磨去白亮层（厚约０．０１ｍｍ左右）。
+ M# P$ i( m: z4 x. A3 N/ V) M５ 几点说明. X6 c b7 l3 C$ \4 W6 ` T
（１）模具的热处理变形是由于相变应力、热应力的共同作用引起的，受多种因素影响。因此，在正* G+ h0 g6 @" {( V" `" F2 m# [. m) o( v
确选材的前提下，还要注意毛坯的锻造，要采用六面锻造的方法，反复镦拔。2 i/ W/ I/ D" s4 I: {$ z% G5 K! ~
同时，在模具的设计阶段就必须注意，使壁厚尽量均匀（壁厚不均匀时要开工艺孔）；对形状复杂的
4 O! o/ L- L$ n; b6 I8 ]: l模具，要采用镶拼结构，而不采用整体结构；对有薄壁、尖角的模具，要采用圆角过渡和增大圆角半径。9 f/ `- g& R" A4 f W$ B! g
在热处理时要作好数据记录，长、宽、厚各方向上的变形量，热处理条件（装炉方式、加热温度、冷
* w& b- z+ p( ]' _* g2 j却速度、硬度等），为日后模具的热处理积累经验。. G0 S6 q$ ?% }
（２）压铸模的加工一般有两种工艺流程，都是根据实际情况确定的。/ t% F5 T; |9 `# g3 t6 i6 H& p
第一种：一般压铸模。7 Q9 B' O) U) L# Z5 _
锻打→球化退火→粗加工→第一次去应力退火（留有余量５～１０ｍｍ）→粗加工→第二次去应力退
5 \; k/ t. ]( j火（留有余量２～５ｍｍ）→精加工→第三次去应力退火（试模后、淬火前）→淬火→回火→钳修→氮化。
: b- u/ H: q" K第二种：特别复杂的及淬火很易变形的模具。$ m I, v+ X( ~2 ^: _
锻打→球化退火→粗加工→第一次去应力退火（留有余量５～１０ｍｍ）→淬火→回火→机、电加工
1 t+ K" O3 p/ x→第二次去应力退火（留有余量２～５ｍｍ）→机、电加工→第三次去应力退火（试模后）→钳修→氮化。
- [/ B0 l0 [& h! e' B5 @3 G7 J. B(本贴是收集整理后发布)% a7 X( W, X* a# z; t
压铸模由于一直在高温,高冲蚀的状态下工作,热应力的积累会使模具产生应力开力又称龟裂.为减少热应力,投产一段时间以后压铸模模板就要进行一次消除应力的回火处理,或者采用震动除应力的办法.回火温度可取480--520度.采用真空炉进行回火的回火温度可取上限,此外也可用保护气氛炉回火或者装箱(装铁粉)进行回火处理.回火的时机:
3 N2 N$ O& H8 C0 g# }锌合金 第一次 20000模次 第二次 50000模次
- Z, |' f# D, g铝合金 第一次 5000---10000 模次 第二次 20000--30000模次
, ?1 y! T; t( f8 d4 F3 a镁合金 第一次 5000-10000模次 第二次 20000--30000模次
: R2 q4 c& P6 J, j" T9 s铜合金 第一次 500模次 第二次 1000模次" x) W4 M( T k0 C; h- \
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- y& I" Y9 x' ^& v注意:模次包含废品模次.第三次回火处理每次之间的模次可以逐步增加,但不超过40000模次. |
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发表于 2008-9-11 11:09:33