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这三个因素是压铸模具变形的关键

这三个因素是压铸模具变形的关键

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  • 发布时间:2020-07-17 16:53
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【概要描述】目前,在模具制造,电火花加工,成形磨削,线切割等新工艺中,已经解决了复杂的模具加工和热处理变形的问题。 然而,由于各种条件,这些新工艺尚未普遍适用。 因此,如何减少模具热处理的变形仍然是一个非常重要的问题。

这三个因素是压铸模具变形的关键

【概要描述】目前,在模具制造,电火花加工,成形磨削,线切割等新工艺中,已经解决了复杂的模具加工和热处理变形的问题。 然而,由于各种条件,这些新工艺尚未普遍适用。 因此,如何减少模具热处理的变形仍然是一个非常重要的问题。

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目前,在模具制造,电火花加工,成形磨削,线切割等新工艺中,已经解决了复杂的模具加工和热处理变形的问题。 然而,由于各种条件,这些新工艺尚未普遍适用。 因此,如何减少模具热处理的变形仍然是一个非常重要的问题。

一般模具需要高精度。 在热处理之后,进行处理和校准是不方便的或甚至是不可能的。 因此,即使在热处理之后,即使结构的性能达到要求,如果变形差,由于不可再生性,它仍将被报废。 不仅影响生产,还会造成经济损失。

这里不讨论热处理变形的一般定律。 以下是影响模具变形的一些因素的简要分析。

模具材料对热处理变形的影响

材料对热处理变形的影响包括钢的化学成分和原始结构。

从材料本身的角度来看,热处理变形主要受组合物对淬透性,Ms点等的影响。

当碳素工具钢在正常淬火温度下用水和油淬火时,它会在Ms点以上产生大的热应力; 当冷却到Ms点以下时,奥氏体转变为马氏体,引起组织应力,但由于碳素工具钢的淬透性差,组织应力值不大。 除了低Ms点之外,钢的可塑性已经非常差,并且在马氏体转变期间不容易发生塑性变形。 因此,保持了由热应力引起的变形特性,并且模腔趋于收缩。 然而,如果淬火温度升高(> 850℃),它也可能受到组织应力的支配,并且空腔趋向于膨胀。

当使用9Mn2V,9SiCr,CrWMn,GCr15钢和其他低合金工具钢制造模具时,淬火变形规律与碳素工具钢相似,但变形量小于碳素工具钢。

对于一些高合金钢,如Cr12MoV钢,由于其含碳量高,合金元素含量高,Ms点较低,因此淬火后残余奥氏体较多,由于马氏体相互作用而产生体积膨胀,因此,淬火后的变形量很小,一般采用空冷,风冷,盐浴淬火,模腔趋于微膨胀; 如果淬火温度太高,残余奥氏体的量增加,类型腔也可能收缩。

如果模具是由碳素结构钢(如45号钢)或某些合金结构钢(如40Cr)制成,由于其较高的Ms点,当表面开始马氏体转变时,核心温度仍然较高,而且产量较高力量更高。 较低,具有一定可塑性,心脏表面瞬间拉伸组织应力,容易超过心脏和腔体的屈服强度趋于膨胀。

钢的原始结构对淬火变形也有一定的影响。 这里所说的“钢的原始原始结构”包括钢中夹杂物的等级,带状结构的高度,成分的偏析程度,游离碳化物的分布方向性等,以及不同的结构。预热处理(如珠光体,回火索氏体,回火屈氏体等)。 对于模具钢,主要考虑因素是碳化物偏析,碳化物形状和分布形态。

高碳高合金钢(例如Cr12钢)中碳化物的偏析对淬火变形具有特别显着的影响。 由于碳化物的偏析将钢加热至奥氏体状态后组合物的不均匀性,不同区域的Ms点高或低。 在相同的冷却条件下,发生奥氏体向马氏体的第一次转变,并且转化的马氏体的比体积导致小的比容。 甚至可能存在一些低碳低合金区域。 完全没有获得马氏体(贝氏体,屈氏体等),所有这些都导致淬火后部件的不均匀变形。

不同的碳化物分布(以颗粒或纤维的形式)对基质的膨胀和收缩具有不同的影响,因此也影响热处理后的变形。 通常,碳化物在碳化物纤维的方向上膨胀并且更明显。 虽然垂直于纤维的方向减小了,但并不显着,一些工厂为此做了特殊规定,腔体表面应垂直于碳化物纤维的方向,以减少腔体的变形,当碳化物是颗粒均匀分布,腔体呈现均匀的膨胀和收缩。

另外,最终热处理前的组织状态对变形也有一定的影响,例如球形珠光体的原始组织比淬火后的片状珠光体变形趋势更小。 因此,具有严格变形要求的模具经常在粗加工后进行回火处理,然后进行精加工和最终热处理。

模具几何形状对变形的影响

模具几何形状对热处理变形的影响实际上通过热应力和组织应力起作用。 由于模具的形状是各种各样的,因此仍然难以总结确切的变形规则。

对于对称模具,可以根据腔体尺寸,外部尺寸和高度考虑腔体的变形趋势。 当模具具有薄壁和小高度时,更容易硬化。 此时,组织的压力可能起主导作用。 因此,腔体趋于膨胀。 相反,如果壁厚和高度很大,则难以硬化。 此时,热应力可能起主导作用。 因此,腔体趋于收缩。 这是一个大势所趋,在生产实践中,我们必须考虑零件的具体形状,所用钢的类型和热处理工艺来考虑,通过实践总结经验。 由于实际生产,模具的外部尺寸通常不是主要的工作尺寸,并且在变形之后,它们可以通过研磨等来校正。 因此,上述分析主要集中在腔体的变形趋势上。

不对称模具的变形也是热应力和组织应力相结合的结果。 例如,对于薄壁薄边模具,由于模壁较薄,淬火过程中的内外温差较小,因此热应力较小; 但是它很容易硬化,组织应力很大,因此变形趋于在空腔中膨胀。

为了减少模具的变形,热处理部门应与模具设计部门合作,改进模具设计,如尽量避免模具结构的横截面尺寸差异,形状模具寻求对称,复杂的模具装配结构。

当不能改变模具的形状时,也可以采取一些其他措施以减少变形。 这些措施的总体考虑是改善冷却条件,以便可以均匀地冷却部件; 此外,可以辅助各种强制措施来限制部件的淬火变形。 例如,添加工艺孔是均匀冷却部件的措施,即在模具的某些部分上打开孔,以便可以均匀地冷却模具的所有部件以减少变形。 还可以用石棉包围模具的周边,该模具可能在淬火后膨胀,以增加内孔和外层之间的冷却差异并使空腔收缩。 保持或加强模具上的肋是另一种减少变形的措施。 它特别适用于腔体膨胀模具,以及凹口容易膨胀或收缩的模具。

热处理工艺对模具变形的影响

1,加热速度的影响

一般而言,当加热淬火时,加热速率越快,模具中产生的热应力越大,这将容易引起模具的变形和开裂。 特别是对于合金钢和高合金钢,由于其导热性差,必须特别注意预热对于一些形状复杂的高合金模具,需要多级预热。 但是,在某些情况下,使用快速加热有时可以减少变形。 此时,仅模具的表面被加热并且中心保持“冷”。因此,组织应力和热应力相应地减小,并且芯变形阻力相对较高。 从而减少淬火变形,根据一些工厂的经验,解决孔间距变形有一定的效果。

2,加热温度的影响

淬火加热温度影响材料的淬透性,同时它有助于奥氏体组成和晶粒尺寸。

(1)从淬透性方面考虑,高加热温度会增加热应力,但同时淬透性会增加。 因此,结构应力也增加,并逐渐占主导地位。

如碳素工具钢T8,T10,T12等,在一般淬火温度淬火时,内径趋于收缩,但如果淬火温度升高到≥850℃,由于淬透性增加,组织应力逐渐占据主导地位 因此,内径可能显示出膨胀的趋势。

(2)从奥氏体组成的观点来看,淬火温度的升高使奥氏体的碳含量增加,淬火后马氏体的矩形度增加(比容增大),从而增加淬火后的体积。

(3)从Ms点的影响来看,淬火温度高,奥氏体晶粒粗大,这将增加零件的变形开裂倾向。

综上所述,对于所有钢种,特别是某些高碳中高合金钢,淬火温度会明显影响模具的淬火变形。 因此,正确选择淬火加热温度非常重要。

通常,选择过高的淬火温度不利于变形。 始终使用较低的加热温度而不影响性能。 然而,对于一些在淬火后具有大量残余奥氏体的钢(例如Cr12MoV等),还可以通过调节加热温度来改变残余奥氏体的量以调节模具的变形。

3,淬火冷却速度的效果

通常,将冷却速率增加到Ms点以上将显着增加热应力。 结果,由热应力引起的变形趋于增加。 低于Ms点的冷却速率的增加将主要引起由组织应力引起的变形。 增加。

对于不同的钢种,当使用相同的淬火介质时,由于Ms点的差异,存在不同的变形趋势。 如果对于相同的钢类型使用不同的淬火介质,则由于它们的冷却能力不同,它们具有不同的变形趋势。

例如,碳工具钢在Ms处相对较低,因此当使用水冷时,通常存在热应力的影响; 当使用冷敷时,组织的压力可能会占上风。

在实际生产中,当模具经常分级或分级 - 等温淬火时,它通常不会完全硬化,因此它往往是热应力的主要作用,因此腔体趋于收缩,但由于热应力不大此时,因此,总变形量相对较小。 如果使用水 - 油双液淬火或油淬,则产生的热应力更大,并且腔收缩将增加。

4,回火温度的效果

回火温度对变形的影响主要是由于回火过程中微观结构的转变。 如果在回火过程中发生“二次淬火”,则残余奥氏体转变成马氏体。 由于所得马氏体的比容大于残留奥氏体的比容,因此会引起模腔的膨胀。 对于某些高合金工具钢,如Cr12MoV,当高温淬火主要需要红硬度和多次回火时,体积每次都会膨胀一次。

如果在其他温度区域中进行回火,则由于淬火马氏体向回火马氏体(或回火索氏体,回火屈氏体等)的转变,比容减小,并且空腔趋于收缩。

另外,回火过程中模具中残余应力的松弛也影响变形。 模具淬火后,如果表面处于拉应力状态,回火后尺寸会增大; 相反,如果表面处于压缩应力下,则会发生收缩。 然而,在组织变革和压力放松的两种影响中,前者是主要的影响。

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