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名称:提高模具寿命热处理工程师给出12个技术措施
发布时间:2022-07-01 01:03:38 来源:im电竞盘口 作者:im电竞下比赛的网址



说明:

  模具是工业生产的主要工艺装置,模具工业是基础工业。模具在国际上被喻为金属加工的“帝王”,模具工业是衡量一个国家综合经济技术水平的标志和晴雨表。世界各国都十分重视模具工业的发展。我国的模具工业发展迅速,从1996年至今,产值以每年10%~20%的速度快速增长。但由于人才匮乏,技术落后,造成模具制造周期长,质量差,成本高,模具寿命不尽人意。据有关方面统计分析,在模具失效诸多因素中,材料和热处理因素占50%,可见模具的选材及热处理是何等重要。

  据《中国模具信息》2001年第11期报道,国内外模具寿命对比见表1。时间过去近20年,我国模具整体水平比国外低的格局并未改变,我国的模具技术发展很快,有的已达国际水平,少数领先,但就总体而言,在大型、精密、复杂的长寿命模具方面和国外相比,仍有较大的差距。

  黄铜、低碳钢板;平板冲裁件;料厚≤1mm、尺寸40mm×40mm、 φ45mm

  wC≤0.2%的软钢;料厚<3mm或3 ~6mm的拉杆、凸轮、垫板类精冲件

  材料是基础,基础不牢地动山摇,GB/T 1299—2014《工模具钢》中列出了冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢的具体成分,并对杂质、含量提出了严格要求,但市售的模具钢买卖双方质量纠纷不断。我们应从正规渠道采购,不能贪便宜,应优先选用粉末钢、喷射钢和纯净度高的优质钢。

  另外,选用3Cr2W8V钢制造热作模具时,应关注其含碳量,国外先进标准均为wC=0.25%~0.35%,而我国标准为wC=0.30%~0.40%,此钢一直沿用前苏联3X2B8Ø钢标准,俄罗斯标准TOCT 5950—2000早已改成wC=0.27%~0.33%,而我国标准一直未作修改。实践证明,3Cr2W8V钢含碳量高则有害无益,好多早期失效皆由它引起。赵步青早于1994年7月在“哈尔滨举行的第七届全国工具热处理年会”上提出修订3Cr2W8V钢含碳量的建议。

  中碳中合金热作模具钢在锻后缓慢冷却或模坯截面较大时(φ>100mm),其组织中易出现链状碳化物,导致模具早期脆断、热裂和龟裂失效。因此,需采用组织预处理予以消除,以提高模具强韧性和使用寿命。

  3CrMoW2V钢采用1130℃正火,可使M6C碳化物溶解,在空冷速度>15℃/min时,超过形成链状碳化物的临界冷速,可消除链状碳化物,并在随后的球化退火后获得颗粒匀细分布的碳化物。

  自20世纪80年代末Cr12MoV钢模具真空淬火成功后,模具真空淬火应用日益普及,特别是高压气淬。

  淬火后的模具在-110℃以下作深冷处理时,析出微细碳化物残留物,残留奥氏体转变成马氏体,可提高耐磨性、抗回火稳定性、尺寸稳定性。M12螺母冷镦模经深冷处理后使用寿命提高两倍,铝合金热挤压模使用寿命提高1倍。

  选用高速钢制模,其淬火温度不同于刀具,普遍采用较低的淬火加热温度,即降温淬火,如W18BCrV钢淬火温度为1180~1200℃,M2、W9钢淬火温度为1160~1180℃。采用低温淬火,可获得良好的强韧性,减少变形、开裂、崩刀倾向,提高模具性能、质量和寿命。

  用5CrNiMo、5CrMnMo、3CrW8V等钢制造的热作模具,宜采用较高的温度淬火,以获得较多的板条马氏体,提高断裂韧度和热疲劳抗力,提高其性能和寿命。

  M2钢制模具,1180~1190℃加热,在稍低于Ms点以下等温1~1.5h,560℃×2h×2次硝盐回火,可获得B下+M的复相组织,与淬油相比,抗弯强度提高56%,在挤压08钢制工件时,寿命大幅提高,以磨损失效。再如,H13钢制模具,由常规淬火+回火改用1030℃加热淬火,250℃×10min等温分级,使aK值提高33.4%,寿命比3CrW8V钢提高1.6~6倍。

  世间一切事物都是相对的,而不是绝对的。T10A钢和GCr15钢的第一类回火脆性区在230~270℃,一般用180~200℃回火。国内有人偏选在该钢的第一类回火脆性区回火,可获得高的疲劳抗力。对于应力集中不严重、承受拉伸-压缩-弯曲应力的冷作模具,因其寿命主要取决于疲劳裂纹的萌生,所以应尽可能提高强度,用此工艺可收到奇效。

  纵观各种模具失效,大多从表面开始,因此应做好“表面文章”。其中包括碳氮共渗、氮碳共渗、渗氮后氧化、蒸汽处理、TD处理、表面涂层、渗硼、渗金属、硫化、硼硫复合渗,以及表面感应加热、激光淬火等。不是所有模具都可以进行各种强化,应有所针对性。

  热开裂和热疲劳决定了材料的高温强度和模具表面状态,划痕和电火花加工变形层会促使裂纹产生和扩大,为此人们采取了一系列的措施。

  热处理变形实属正常,关键是掌握变形规律并设法矫正。变形矫正的方法简介如下:

  1)利用马氏体相变超塑性的原理适时矫正,4m机械刀片、1.5m长拉刀淬火后冷至适当温度,轻轻施压就可矫正好,模具校直亦然。

  3)冷处理矫正:残留奥氏体多的不锈钢淬火件,-70℃×1~2h深冷处理时尺寸胀大,制作Cr12钢模具最合适。

  4)热点矫正:在弯曲件的最凸处,用氧乙炔火焰或高频感应加热装置,快速加热到700℃左右,迅速冷却收缩,予以矫正。

  5)高频缩孔矫正:胀大的工件,放在感应圈内加热至700℃左右,迅速冷却可起到缩孔作用。缩孔多次时应进行去应力处理。

  8)急冷缩孔矫正:对于孔胀大的工件,可退火加热到700℃后迅速冷却1~2次进行矫正。

  科学技术是第一生产力,以上展现的提高模具寿命的12项技术措施经济实用。只要我们认真研究模具失效的原因,制订整改方案,有针对性地采取相应技术措施,就一定能造出高质量、长寿命的模具。

  《金属加工(热加工)》杂志热处理栏目投稿范围:前沿金属材料研究,先进、实用的热处理工艺和技术,整体热处理,热处理装备的开发,淬火冷却技术,材料检测与分析,热温测量与控制,零件失效分析等。

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