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影響衝壓模具熱處理變形(xíng)與開(kāi)裂的(de)原因是多方麵的,主要與原始組織、鋼材的(de)化學成分、零件的(de)結構形狀及截麵尺寸、熱處理工藝等因(yīn)素有關。開裂往往是(shì)可以預防的,但是熱處(chù)理變(biàn)形總是難(nán)以避(bì)免的(de)。在實踐(jiàn)中,截麵尺寸(cùn)的(de)差異、衝壓模具零件的(de)結構形狀、熱處(chù)理(加熱—保溫—冷(lěng)卻)過程中因加熱與(yǔ)冷(lěng)卻的速率不同(tóng),在熱應力、組(zǔ)織(zhī)應力及相變體積變(biàn)化的綜合作用下,引起零件體積膨脹或收縮,從而使尺寸與(yǔ)形狀發(fā)生偏差、變形,甚至造(zào)成開裂。
一、預備熱處理
對(duì)於共析鋼的衝壓(yā)模具鍛件,應先進行正火處(chù)理,然(rán)後進行球化退火,以(yǐ)消除鍛件內網狀二次滲碳體,細化晶粒,消除內(nèi)應力,並為後續(或最終(zhōng))熱(rè)處理作好組織(zhī)準備。衝壓凹模零件淬火前,應先進行低溫回(huí)火(穩定化處理)。對一(yī)些形狀較為複雜、精度要求高的凹模(mó),在粗加工後精加工前,應先進行調質(zhì)處理,以(yǐ)減少淬火(huǒ)變形,盡量(liàng)避免(miǎn)開裂傾向,並為(wéi)最終熱處理作好(hǎo)組織(zhī)準備。
二、優化(huà)淬火、回火(huǒ)處理工藝(yì)
1.回火(huǒ)處理的控製
模具(jù)零件從冷卻劑中取(qǔ)出後,不宜在空氣中停留較長時間,應及時放入回火爐中進行回火處理。回火(huǒ)處理時,應避免低溫回火脆性和高溫回火脆性。對於一些精度要求的(de)模(mó)具零件,淬火後采用多次回火處理,以消除內應力,減小變形,避免開裂傾向。
2.淬火(huǒ)零件(jiàn)的防護
淬火、回火處理是影響衝壓模(mó)具零(líng)件(jiàn)熱處理變形或開裂的(de)重要環節。對於淬火重要的模具零件(如凸模、凹模)易發生變形或(huò)開裂的部位,應采取有效的防護措施,力求使零件的形狀與截麵對稱,內應力均衡。常用的防護方法如下:a.捆包法;b.填充法;c.堵塞法。
3.加(jiā)熱溫度的確定
淬(cuì)火加熱溫度過高,使得奧氏體(tǐ)晶粒粗大,且會造成氧化、脫碳現象,零件變形與開裂的傾向增大。在規定的加熱溫度範圍內,淬火加熱溫度偏低則(zé)會造成零件內孔收縮,孔徑尺寸變小。故應選用加熱溫度規範的上限植;而對於合金鋼,加熱(rè)溫度偏高,則會引起內孔膨脹,孔徑尺寸變大,因此應選用加熱溫度的下限值為宜。
4.加熱方式的改進
對於一些小型的衝壓凸凹(āo)模或(huò)細長的圓柱(zhù)形(xíng)零件(jiàn)(如小衝頭),可事先預熱(rè)至520--580℃,然後放入中溫鹽浴(yù)爐內加熱(rè)至淬火溫度,比直接使用電爐或(huò)反射爐加熱淬火零件變形(xíng)明顯減小,且能控製開裂傾向。尤其是高合金(jīn)鋼模具零(líng)件,正確的加熱方式為(wéi):先預熱(溫度為530--560℃),然後升至(zhì)淬火溫度。加熱過程中應盡量縮短(duǎn)高溫(wēn)段時間,以(yǐ)減少淬火變形及避免小裂紋的生產。
5、冷卻(què)劑的(de)選擇
對於合金鋼而言,減小淬火變形的最佳方法是使用硝(xiāo)酸鉀和亞硝(xiāo)酸鈉(nà)熱浴的(de)等溫淬火或分(fèn)級淬火,這種方法(fǎ)尤其適宜處理形(xíng)狀複雜、尺寸要求精(jīng)確的衝壓模。有些多孔模具零(líng)件(如多孔(kǒng)凹模(mó)),等溫淬火時間不宜過長,否則會(huì)引起孔徑或孔距變大。若利用(yòng)油中冷卻收(shōu)縮,以及硝酸鹽中冷卻膨脹的(de)特(tè)征,合理應用雙介質淬火,可(kě)減小零件變形。
6.線切割前的淬火處(chù)理
對於一些線切割加工的(de)衝壓模零件(jiàn),線切割加(jiā)工之前應采用分級淬火和多次回火(或高溫回火)熱處理工藝,以提高零(líng)件的淬透(tòu)性,並使其內應力分布趨於均勻(yún),且處於較小內應力狀態。內應力越小,線切割後(hòu)的變形和開裂的(de)傾向性就越小。
7.冷卻劑的(de)選擇(zé)
對於合金鋼而言,減小淬(cuì)火變形的最佳方法是使用硝(xiāo)酸(suān)鉀和亞硝酸鈉熱浴的等溫淬火或分(fèn)級淬火,這種方法尤其適宜處(chù)理形狀複雜、尺寸要求精確的衝壓模。有些多(duō)孔模具零件(如多孔凹模),等溫淬(cuì)火時間(jiān)不宜過長,否則(zé)會引(yǐn)起孔徑或孔距(jù)變大。若利(lì)用油中冷(lěng)卻收縮,以及硝酸鹽中冷卻膨脹的特征,合理應用雙介質淬火,可減(jiǎn)小零件變形。
8.冷卻方式的優(yōu)化(huà)
當零件從加熱爐中取出放(fàng)入冷卻劑之前,應放置在空氣中適當預冷,隨後放入冷卻劑中淬火,這是減小零(líng)件淬火變形及防(fáng)止零件(jiàn)開裂傾向的有效方法之一。模具(jù)零件放入冷卻(què)劑後,應適當旋轉,且(qiě)旋轉方向有所改變(biàn),這樣有利於零件部位保持均勻的冷卻速(sù)率,可明顯(xiǎn)減小變形及防止開裂傾(qīng)向。
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