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冲压模具热处理变形和开裂的改善方法

http://www.qctester.com/ 来源: 本站原创  浏览次数:1726 发布时间:2023-3-16 QC检测仪器网

 
     影响冲压模具热处理变形与开裂的原因较多,主要与原始组织、钢材的化学成分、热处理工艺、零件的结构形状及尺寸等诸多因素有关。一般地,开裂常常是可以预防的,但热处理变形却总是难以避免的。
 
     在工程实践中,由于截面尺寸上的差异、冲压模具零件的结构和形状、热处理(加热-保温-冷却)过程中因加热和冷却的速率不同,从而在热应力、组织应力,以及相变体积变化等诸多因素的综合作用下,将导致零件的体积膨胀或收缩,从而使模具尺寸与形状发生一定的偏差和变形,甚至造成开裂。

 
一、预备热处理
 

对于采用共析钢的冲压模具锻件,建议应首先进行正火处理,然后进行球化退火,其目的是消除锻件内的网状二次渗碳体,细化晶粒,消除其内应力,并为后续的(或最终的)热处理作好组织准备。

 

对于冲压凹模零件,在其淬火前,应先进行低温回火热处理(即稳定化处理)。对一些形状较为复杂、精度要求较高的凹模零件,在粗加工后及精加工前,应先采用调质处理,其目的是减少零件的淬火变形,尽量避免开裂倾向,并为最终的热处理工序作好组织准备。

 
二、优化淬火与回火处理工艺
 
1.回火处理的控制
 

模具零件从冷却剂(冷却液)中取出后,不宜在空气中停留较长的时间,应及时放入回火炉中,进行回火热处理。回火处理时,应避免发生低温回火脆性和高温回火脆性。对于一些精度要求较高的模具零件,建议淬火后进行多次回火处理,其目的是消除内应力,减小零件变形,避免开裂倾向。

 
2.淬火零件的防护
 

淬火与回火处理,是影响冲压模具零件热处理变形或开裂的一个重要环节。对于淬火重要的模具零件(如凸模、凹模等),对易发生变形或开裂的部位,必须采取一些有效的防护措施,力求使热处理零件的形状与截面对称,使得其内应力均衡。常用的防护方法有填充法、捆包法和堵塞法。

 
3.加热温度的确定
 

如果淬火加热温度过高,则会使得奥氏体晶粒粗大,且会出现氧化、脱碳现象,从而使零件变形与开裂的倾向性增大。在规定的加热温度范围内,若淬火加热温度偏低,则会造成零件的内孔收缩,孔径尺寸变小,故建议选用加热温度规范的上限值;而对于合金钢零件,若加热温度偏高,则会引起零件的内孔膨胀,孔径尺寸变大,因此,建议选用加热温度规范的下限值。

 
4.加热方式的改进
 

对于一些小型的冲压凸凹模,或细长的圆柱形零件(如小冲头等),可事先预热至一定温度,如520-580℃,然后放入中温盐浴炉内,并加热至淬火温度,比直接使用电炉或反射炉加热淬火,其零件的变形明显减小,且能控制其开裂倾向,尤其对于那些高合金钢模具零件,正确的加热方式建议为:首先预热(温度至530-560℃),然后加热升温至淬火温度。在加热过程中,应尽量缩短高温段的时间,其目的是减少零件的淬火变形及避免小裂纹的生产。

 
5.冷却剂的选择
 

对于合金钢零件而言,减小淬火变形的最好方法是,采用硝酸钾和亚硝酸钠热浴的等温淬火方法或分级淬火方法。这种方法特别适宜于处理形状较复杂、尺寸精度要求较高的冲压模。有些多孔模具零件(如多孔凹模等),采用等温淬火的时间不要过长,否则会引起零件的孔径或孔距变大;若采用油中冷却收缩,或硝酸盐中冷却膨胀的特征,合理采用双介质淬火,可大大减小零件的变形。

 
6.冷却方式的优化
 

当零件从加热炉中取出,放入冷却剂(冷却液)之前,应放置在空气中,适当预冷一段时间,随后再放入冷却剂中淬火,这是减小零件的淬火变形以及防止零件开裂倾向的常用有效方法之一。模具零件放入冷却剂(冷却液)后,应当适当加以旋转,且旋转方向要有所改变,这样,更有利于零件部位保持均匀的冷却速率,可以明显地减小零件的变形及防止开裂倾向。

 
7.线切割前的淬火处理
 

对于一些需要采用线切割加工的冲压模零件,在线切割加工之前,应采用分级淬火和多次回火(或高温回火)的热处理工艺,其目的是提高零件的淬透性,并使其内部的内应力分布更趋于均匀,且处于较小的内应力状态。一般地,若内应力越小,线切割后的零件变形和开裂的倾向性就越小。

 

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