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这三大要素是模具变形的关键地点

人气:511发表时间:2018-10-24

         现在,在模具制造中,已开端运用电火花加工、成型磨削、线切割等新工艺,较好地处理了杂乱模具的加工和热处理变形问题。可是,这些新工艺因为遭到各种条件的约束,尚未能遍及运用。因此,怎么削减模具的热处理变形,现在仍是一个很重要的问题。

一般模具要求精度较高,经热处理今后,又不便于乃至不可能再进行加工和校对,因此,在热处理后,即使安排性能已到达要求,但如变形超差,依然因无法挽救而作废,这样不只影响出产,并且还构成经济上的丢失。


有关热处理变形的一般规则,这儿不作评论,以下针对影响模具变形的一些要素作扼要的剖析。


模具资料对热处理变形的影响


资料对热处理变形的影响,包含钢的化学成分及原始安排两方面的影响。


从资料自身来看,首要经过成分对淬透性、Ms点等的影响而影响热处理变形。


碳素东西钢在正常淬火温度进行水-油双液淬火时,在Ms点以上发作很大的热应力;当冷到Ms点以下时,奥氏体向马氏体改动,发作安排应力,但因为碳素东西钢淬透性差,所以安排应力的数值不大。加上其Ms点不高,在发作马氏体安排改动时,钢的塑性现已很差,不易发作塑性变形,因此,就保留了热应力效果所构成的变形特征,模具型腔趋向缩短。但若淬火温度前进(>850℃),也可能因安排应力起主导效果,而使型腔趋向于胀大。


在用9Mn2V,9SiCr,CrWMn,GCr15钢等低合金东西钢制造模具时,其淬火变形规则与碳素东西钢类似,但变形量要比碳素东西钢要小。


关于一些高合金钢,如Cr12MoV钢等,因为其碳及合金元素含量较高,Ms点较低,因此淬火后有较多的剩余奥氏体,它对因为马氏体而致的体积胀大有抵消效果,因此,淬火后的变形就适当小,一般用空冷、风冷、硝盐浴淬火时,模具型腔趋于微量胀大;若淬火温度过高,则剩余奥氏体量添加,型腔也可能缩小。


若用碳素结构钢(如45钢)或某些合金结构钢(如40Cr)制造模具,则因其Ms点较高,当外表开端马氏体改动时,心部温度尚较高,屈从强度较低,有必定的塑性,外表对心部的瞬时拉伸安排应力,易于超越心部的屈从强度而使型腔趋向胀大。


钢的原始安排对淬火变形也有必定的影响。这儿所指的“钢的原始安排”,包含钢中搀杂物的等级、带状安排等级、成份的偏析程度、游离碳化物散布的方向性等,以及因为不同的预先热处理而得到的不同安排(如珠光体、回火索氏体、回火屈氏体等)。对模具钢来说,首要考虑的是碳化物偏析、碳化物的形状和散布形状。


高碳高合金钢(如Cr12型钢)中碳化物偏析对淬火变形的影响特别明显。因为碳化物偏析构成钢加热至奥氏体状况后的成分不均匀性,因此,不同区域的Ms点就会有高有低。在相同冷却条件下,奥氏体向马氏体改动就有先有后,改动后的马氏体就因含碳量不同而比容有大有小,乃至有一些低碳、低合金区域可能底子得不到马氏体(而得到贝氏体、屈氏体等),一切这些都会构成零件淬火后的不均匀变形。


不同的碳化物散布形状(呈颗粒状或纤维状散布),对基体胀缩的影响也不同,因此也会影响热处理后的变形,一般是顺着碳化物纤维方向型腔胀大,且较明显;而笔直于纤维方向则缩小,但不明显,有些厂为此特作了规则,型腔地点面应与碳化物纤维方向笔直,以减小型腔的变形,当碳化物呈颗粒状均匀散布时,则型腔表现为均匀的胀缩。


此外,终究热处理之前的安排状况对变形也有必定的影响,例如,原始安排为球状珠光体的就比片状珠光体的在淬火后变形倾向要小。所以变形要求严厉的模具,常在粗加工后先进行一次调质处理,然后再进行精加工及终究热处理。


模具几许形状对变形的影响


模具几许形状对热处理变形的影响,实践上仍是经过热应力、安排应力来起效果的。因为模具的形状是多种多样的,要从中总结出切当的变形规则,现在还很困难。


关于对称型的模具,可依据型腔尺度、外形尺度及高度来考虑型腔的变形倾向。当模具的壁薄、高度小时,则较易于淬透,这时有可能是安排应力起主导效果,因此,型腔常趋向胀大。反之,壁厚、高度大,则不易淬透,此刻可能是热应力起主导效果,因此,型腔常趋向缩小。这儿所说的是一般趋势,在出产实践中,还须结合零件的详细形状,所选用的钢种及热处理工艺等来加以考虑,经过实践不断总结出经历来。因为实践出产中,模具的外形尺度往往不是首要的作业尺度,且变形后还可经过磨加工等加以校对,所以上面剖析的首要是型腔的变形趋势。


关于不对称的模具的变形,相同也是热应力、安排应力归纳效果的成果。例如,对薄壁薄边的模具,因为模壁薄,淬火时表里温差小,因此热应力小;但简单淬透,安排应力较大,所以变形趋向于型腔胀大。


为了减小模具的变形,热处理部分应与模具规划部分一起研讨,改进模具规划,如尽可能防止截面巨细相差悬殊的模具结构、模具形状力求对称、杂乱模具用拼合结构等。


当不能改动模具形状时,为了减小变形,还能够采纳一些其它的办法。这些办法总的考虑是改进冷却条件,使各部分得以均匀冷却;此外,也能够辅佐以各种强制办法,以约束零件的淬火变形。例如,添加工艺孔,就是使各部分均匀冷却的一个办法,即在模具某些部分开孔,使模具各个部分得以均匀地冷却以减小变形。也可在淬火后简单胀大的模具外围用石棉包住,以增大内孔与外层的冷却差异,使型腔缩短。在模具上留筋或加筋是削减变形的又一种强制办法,它特别适用于型腔胀大的凹模,及槽口易胀大或缩小的模具。


热处理工艺对模具变形的影响


1、加热速度的影响


一般来说,淬火加热时,加热速度越快,则模具中发作的热应力越大,易于构成模具的变形开裂,特别关于合金钢及高合金钢,因其导热性差,尤需留意进行预热,关于一些形状杂乱的高合金模具,还需采纳屡次分级预热。但在单个情况下,选用快速加热有时反而能够削减变形,这时仅加热模具的外表,而中心还坚持“冷态”,所以相应地削减了安排应力和热应力,且心部变形抗力较大,然后削减了淬火变形,依据一些工厂经历,用于处理孔距变形方面有必定效果。


2、加热温度的影响


淬火加热温度的凹凸影响资料的淬透性,一起对奥氏体的成分与晶粒巨细起效果。


(1)从淬透性方面看,加热温度高,将使热应力增大,但一起使淬透性增高,因此安排应力也增大,并逐步占主导方位。


例如。碳素东西钢T8、T10、T12等,在一般淬火温度淬火时,内径表现为缩的倾向,但若前进淬火温度到≥850℃时,则因为淬透性增大,安排应力逐步占主导方位,因此内径可能表现为胀的倾向。


(2)从奥氏体成分看,淬火温度前进使奥氏体含碳量添加,淬火后马氏体的正方度增大(比容增大),然后使淬火后体积增大。


(3)从对Ms点影响细看,淬火温度高,则奥氏体晶粒粗大,将使零件的变形开裂倾向增大。


归纳上述,对一切的钢种,特别是某些高碳的中、高合金钢,淬火温度的凹凸会明显影响模具的淬火变形,因此,正确挑选淬火加热温度是很重要的。


一般来说,挑选过高的淬火加热温度对变形是没有优点的。在不影响运用性能的前提下,总是选用较低的加热温度。但对一些淬火后有较多剩余奥氏体的钢号(如Cr12MoV等),也可经过调整加热温度,改动剩余奥氏体量,以调理模具的变形。


3、淬火冷却速度的影响


总的来说,在Ms点以上增大冷速,会使热应力明显添加,成果使热应力引起的变形趋向增大;在Ms点以下增大冷速则首要使安排应力引起的变形趋向增大。


关于不同的钢种,因为Ms点的凹凸不同,因此在选用同一淬火介质时,有不同的变形趋向。同一钢种如选用不同的淬火介质,因为它们的冷却才能不同,因此也有不同的变形趋向。


例如,碳素东西钢的在Ms点比较低,因此选用水冷时,热应力的影响往往占上风;而选用由冷时,则可能是安排应力占上风。


在实践出产中,模具常选用分级或分级-等温淬火时,一般均未彻底淬透,故往往以热应力的效果为主,使型腔趋于缩短,不过因为这时热应力不是很大,因此总的变形量是比较小的。若选用水-油双液淬火或油淬时,引起的热应力较大,型腔缩短量将增大。


4、回火温度的影响


回火温度对变形的影响,首要是因为回火进程中的安排改动所引起的。若在回火进程中发作“二次淬火”现象,剩余奥氏体改动为马氏体,因为生成的马氏体的比容比剩余奥氏体的大,将引起模具型腔的胀大;对一些高合金东西钢如Cr12MoV等,当以要求红硬性为主而选用高温淬火,屡次回火时,每回一次火,体积就胀大一次。


若在其他温度区域回火,因为淬火马氏体向回火马氏体(或回火索氏体、回火屈氏体等)改动,比容减小,因此,型腔趋向于缩短。


别的,回火时,模具中的剩余应力的松懈,对变形也有影响。模具淬火后,若外表处于拉应力状况,回火后尺度将增大;反之,若外表处于压应力状况,则发作缩短。但安排改动及应力松懈两项影响中,前者是首要的。

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