PDF《模具热处理缺陷分析及预防》

《模具工业》总!() (* 模具热处理缺陷分析及预防南阳市华骏电源工业有限公司 杨凌平 河南中南光电仪器厂 李冰伦 唐丽萍 +摘要, 论述了模具热处理的工艺概况, 对模具钢的热处理缺陷进行了分类分析, 并提出了 预防措施.

关键词 模具钢 热处理 缺陷

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0 # 模具热处理工艺概述 模具的热处理包含了预备热处理、最终热处理 及表面强化处理.预备热处理是为了改善模具钢的 切割加工性能及为最终热处理打基础的各种退火、 正火、调质或其它组合处理方法;

最终热处理是指 用以使模具获得高强度、高硬度、良好的耐磨性及 冲击韧性的淬火回火工艺;

而模具的表面强化处理 则是用物理或化学方法对模具工作面进行改性处 理,从而使模具工作面进一步得到强化,使其不仅 具有更高的强度、 硬度、 耐磨性和冲击韧性, 同时更 具有高的抗疲劳、 抗咬合、 抗粘连、 抗擦伤、 耐腐蚀 等优良性能的一种处理方法. 模具钢的热处理与其它钢种的热处理相比有 很大不同,其原因有 ( 个:!不同的热处理方法对 模具寿命的影响很大;

模具热处理的质量要求较 高;

#模具中包含了形形色色极其复杂的零部件, 需要充分考虑热处理缺陷 -如淬裂、 扭曲弯曲变形、 硬度不足等等.;

$模具的生产一般为单件生产, 要求# /成功. 因此与结构钢制成的机械零件相比, 模具钢的热处理要求较高的技术水平. ! 模具热处理缺陷概述 通常热处理缺陷是指模具在最终热处理过程 中或在以后的工序中以及使用过程中出现的各种 缺陷, 如淬裂、 置裂、 变形超差、 硬度不足、 电加工开 裂、 磨削裂纹、 模具的早期破坏等. 其实,上述的种种缺陷并不完全是由热处理因 素造成的, 例如, 由于结构设计不当, 原材料选择不 当,或原材料自身缺陷及锻造质量低劣均会造成隐 患, 经热处理后, 也会出现上述各种缺陷. 随着模具制造技术的飞速发展及无损检测技术 在模具制造领域的广泛应用,模具制造中的各种缺 陷已逐步得到了定性分析,这对于积极预防各种缺 陷的产生,大力提高模具制造质量和使用寿命必将 产生积极的影响.从热处理角度去分析各种缺陷产 生的原因并提出预防措施是理性的和明智的.

0 模具热处理缺陷的分类分析 0$ # 淬裂淬裂是模具零部件最常见的致命缺陷,已淬裂 的工件, 全部须报废, 无任何补救措施.淬裂的原因 及预防措施见表 #, 图#为防止淬裂的形状效应. 0$ ! 硬度不足 硬度不足是模具钢热处理常见缺陷之一.在通 常情况下, 硬度不足的工件可以重新淬火, 重新淬火 前需作正火处理,重新淬火时的温度要比第一次淬 火温度低-取下限..硬度不足的原因及预防措施见 表!. 0$

0 变形超差 变形是工模具热处理最常见最普遍的缺陷,也 是其它机械零件最常见的缺陷.事实上,在机械制 造中, 热处理的淬火变形是绝对的, 而不变形才是相 对的.换句话说, 只是一个变形大小的问题. 0$ 0$ # 马氏体相变具有表面浮凸效应 万方数据 《模具工业》总!() (* 表#淬裂的原因及预防措施 图#防止淬裂的形状效应 钢铁材料的淬火是为了获得较高强度、 硬度、耐磨性及一定冲击韧性的马氏体组织,而 马氏体相变是一种无扩散型组织转变. 它是通 过新相 +过饱和!固溶体, 在惯习面上对母相 + 固 溶体, 的切变形成的, 通过切变, 使具有面心立方点 阵的奥氏体转变为具有体心立方点阵的马氏体,这 种具有体心正方点阵的马氏体因为固溶了过饱和的 碳原子, 从而使晶格常数发生了剧烈的畸变, 因此, 马氏体相变具有浮凸效应. -$ !$ ! 淬火是一个热态工件急剧冷却过程 由于工件的截面效应,使工件表层到心部的冷 却速度不一致, 形成温度差, 导致体积的胀缩不均, 从而引起钢件不均匀塑性变形.同时由于温差的影 响, 引起组织转变的不同步, 也使钢件产生不均匀塑 性变形. 如果钢件是一个完全弹性体,应力因弹性变形 而松驰, 冷却到温差消失时, 弹性恢复, 则不会留下 残留应力.由此可见, 钢件之所以有残留应力, 乃是 序号 原因原因分析 预防措施 # 形状 效应 主要是设计因素造成的, 如圆角! 过小、 孔穴位置设 置不当、 截面过渡不好等. 见图# ! 过热 +过烧, +#,控温不准或跑温. +!,工艺设置温度过高. +-,炉温不均, 如底部有加 热元件的设备、工件直接 放在炉底板上等. +#,检修、 校对控温系统. +!,修正工艺温度. +-, 工件与炉底板间加垫 铁. - 脱碳 +#,过热+或过烧,. +!,空气炉无保护加热. +-,机加余量小, 锻造或预 备热处理残留脱碳层. +#,同过热预防措施. +!, 可控气氛加热、盐浴 加热、真空炉、箱式炉采 用装箱保护或使用防氧 化涂料. +-, 机加工余量加大 +! . -// ,. ( 冷却 不当 +#,冷却剂选择不当. +!,过冷. +#,掌握淬火介质冷却特性. +!, 在01