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控制精密复杂模具的变形一直成为热处理生产中的核心问题。 模具热处理变形是模具处理过程的主要缺陷之一,对一些精密复杂模具,常因热处理变形而报废。控制精密复杂模具变形乃是广大热处理工作者的一项重要的研究课题。
本文试就精密复杂模具变形状况、变形原因的研究,来探讨减少和控制精密复杂模具变形的措施,以提高模具产品的质量和使用寿命。
某机械厂从选材和热处理简便考虑,选择T10A钢制造截面尺寸相差悬殊、要求淬火后变形较小的较复杂模具,硬度要求56-60HRC。热处理后模具硬度符合技术方面的要求,但模具变形较大,没办法使用,造成模具报废。后来该厂采用微变形钢Cr12钢制造,模具热处理后硬度和变形量都符合标准要求。因此制造精密复杂、要求变形较小的模具,要尽量选用微变形钢,如空淬钢等。
某厂送来一批Cr12MoV钢较复杂模具,模具都带有￠60m m圆孔,模具热处理后,部分模具圆孔出现椭圆,造成模具报废。一般来说Cr12MoV钢是微变形钢,不应该出现较大变形。我们对变形严重的模具进行金相分析发现,模具钢中含有大量共晶碳化物,且呈带状和块状分布。
(1)模具椭圆(变形)产生的原因 这是因为模具钢中呈一定方向分布的不均匀碳化物的存在,碳化物的膨胀系数比钢的基体组织小30%左右,加热时它阻止模具内孔膨胀,冷却时又阻止模具内孔收缩,使模具内孔发生不均匀的变形,使模具的圆孔出现椭圆。
①在制造精密复杂模具时,要尽可能地选择碳化物偏析较小的模具钢,不要图便宜,选用小钢厂生产的材质较差钢材。 ②对存在碳化物严重偏析的模具钢要做到合理锻造,来打碎碳化物晶块,降低碳化物不均匀分布的等级,消除性能的各向异性。 ③对锻后的模具钢要进行调质热处理,使之获得碳化物分布均匀、细小和弥散的索氏体组织、由此减少精密复杂模具热处理后的变形。
④对于尺寸较大或无法锻造的模具,可采用固溶双细化处理,使碳化物细化、分布均匀,棱角圆整化,可达到减少模具热处理变形的目的。
模具在热处理时,特别是在淬火过程中,由于模具截面各部分加热和冷却速度的不一致而引起的温度差,加之组织转变的不等时性等原因,使得模具截面各部分体积胀缩不均匀,组织转变的不均匀,从而引起“组织应力”和模具内外温差所引起的热应力。当其内应力超过模具的屈服极限时,就会引起模具的变形。
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