模具的形狀很復(fù)雜、品種也比較多、表面比較粗糙,所以制造難度是很大的。模具經(jīng)過(guò)熱處理后會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形,這將對(duì)模具的使用壽命和質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。所以,在模具熱處理的過(guò)程中要預(yù)防和減少模具的變形。下面主要講了模具熱處理的變形的影響因素和它的預(yù)防措施。
模具熱處理中的影響因素和變形原因
1.1模具材料的影響
1.1.1模具材質(zhì)的影響
某工廠有一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的模具,這些模具都是帶有¢60mm圓孔的,這些模具經(jīng)過(guò)熱處理之后,一些相鄰的模具圓孔會(huì)發(fā)生橢圓的變形,從而使模具出現(xiàn)報(bào)廢。這種鋼是微變形鋼的一種,按常理來(lái)說(shuō),不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重變形的現(xiàn)象。所以,我們對(duì)這些變形比較嚴(yán)重的模具進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)了許多共晶碳化物存在于模具鋼中,分布形狀呈塊狀和帶狀。
1.1.1.1模具發(fā)生變形的原因
模具鋼中有著一些碳化物,這些碳化物是不均勻的,而且按一定的方向呈現(xiàn),鋼的基體組織高于這些碳化物膨脹系數(shù)的30 %,所以在模具加熱的時(shí)候,這些碳化物會(huì)減小模具圓孔的膨脹,在模具冷卻的時(shí)候,這些碳化物又會(huì)減少模具內(nèi)孔發(fā)生收縮的現(xiàn)象,從而使模具圓孔發(fā)生嚴(yán)重變形的現(xiàn)象,就是指這些模具的圓孔產(chǎn)生橢圓的現(xiàn)象。
1.1.2 模具選材的影響
某工廠從模具的熱處理簡(jiǎn)便的方面考慮,選擇了一些截面尺寸相差很大的鋼,它的硬度要求比較高,在淬火后模具變形較小。這種模具在進(jìn)行熱處理后,符合技術(shù)要求的是模具的硬度,但是模具發(fā)生了很大的變形,根本無(wú)法使用,從而使模具報(bào)廢。后來(lái)該工廠又引進(jìn)了一種微變形的鋼,模具在進(jìn)行熱處理之后,它的變形量和硬度都比較符合制造的技術(shù)要求。所以平時(shí)要采用微變形的鋼,這樣才能制造出變形較小、復(fù)雜精密的模具。
1.2模具的制造工序和一些殘余應(yīng)力的影響
某機(jī)械廠有一些精度要求比較高、形狀比較復(fù)雜的模具,這些模具在經(jīng)過(guò)熱處理后發(fā)生嚴(yán)重的變形,經(jīng)調(diào)查研究后才發(fā)現(xiàn),在最后的熱處理階段沒(méi)有對(duì)這些模具進(jìn)行預(yù)先的熱處理。
1.2.1變形的原因
模具在機(jī)械的加工制造過(guò)程中,存在著一些淬火之后的應(yīng)力和殘余應(yīng)力,這些應(yīng)力疊加到一起,就使模具的變形大大地加劇。
1.3模具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的影響
有一些模具,它們的選材比較好,鋼的材質(zhì)也很好,但是有時(shí)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常不合理,這就使模具熱處理后發(fā)生嚴(yán)重的變形。
1.3.1變形的原因
模具的每個(gè)地方的厚薄是不均勻的,有的模具還有著尖銳的圓角,所以,模具在淬火的時(shí)候,它的組織應(yīng)力和每個(gè)部位的熱應(yīng)力是不同的,這就造成模具每個(gè)部位產(chǎn)生不同的體積膨脹,模具在淬火之后發(fā)生嚴(yán)重地變形。
1.4熱處理的加熱工藝的影響
1.4.1 加熱溫度的影響
有一些廠家,他們?yōu)榱说玫捷^高硬度的模具,在模具淬火的時(shí)候經(jīng)常進(jìn)行加熱溫度。但是大量的實(shí)踐表明,這種加熱溫度的方法是錯(cuò)誤的。如果用較高熱的加熱溫度對(duì)模具進(jìn)行淬火加熱,模具會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的變形。
1.4.2 加熱速度的影響
人們通常都認(rèn)為熱處理之后的冷卻使模具變形,這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的。一些復(fù)雜的模具,它們的變形程度與加熱工藝的錯(cuò)對(duì)有著很大的關(guān)系。實(shí)踐證明,模具的加熱速度越快,它們的變形程度就越大。
相應(yīng)的預(yù)防和改進(jìn)措施
2.1工廠在制造復(fù)雜精密的模具的時(shí)候,不要貪圖小便宜,采用的模具鋼的碳化物的偏析要較小,一些模具鋼的碳化物會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的偏析,對(duì)于此類(lèi)模具鋼,要打碎其中碳化物的晶塊,對(duì)這些模具鋼進(jìn)行合理地鍛造,從而使碳化物的分布等級(jí)降低。還有一些尺寸很大和無(wú)法進(jìn)行鍛造的模具,對(duì)于這些模具,可采用雙細(xì)化的固溶處理的方法,從而使模具的棱角圓整化、碳化物更細(xì)化,降低模具熱處理的變形程度。
2.2對(duì)于模具,在它們的半精加工前和粗加工之后,要對(duì)模具進(jìn)行退火,還能采用去應(yīng)力的方法來(lái)降低淬火的溫度,使模具淬火之后的殘余應(yīng)力減少。為了減少淬火的殘余應(yīng)力,還可以采用淬油、分級(jí)淬火、出油空冷等一些淬火的工藝。這些措施能減少模具在淬火之后的殘余應(yīng)力,從而降低模具熱處理之后的變形程度。
2.3人們?cè)谠O(shè)計(jì)模具的時(shí)候,要降低模具的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的程度和厚薄懸殊的程度,在模具的薄厚交界的地方,采用平滑過(guò)渡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要熟知模具變形的一些規(guī)律,根據(jù)這些規(guī)律,預(yù)留模具制造的加工量,使模具在淬火之后,不會(huì)因?yàn)樽冃味霈F(xiàn)報(bào)廢的現(xiàn)象。還可以采用組合式結(jié)構(gòu),使模具在淬火之后冷,降低模具熱處理的變形的程度。
2.4在復(fù)雜模具加熱的時(shí)候要緩慢地加熱
模具的真空熱處理出現(xiàn)的變形程度,比鹽浴爐的淬火加熱產(chǎn)生變形的程度要低很多,要采用模具預(yù)熱的方法,對(duì)一些高合金構(gòu)成的模具采用二次預(yù)熱的方法,對(duì)低合金構(gòu)成的模具采用一次預(yù)熱的方法,這些措施都可以使模具熱處理的程度降低。
在模具制造的過(guò)程中,熱處理是其中必備的一項(xiàng)加工工藝,模具的成本和質(zhì)量與模具的熱處理有很大的關(guān)系,可以增加模具的使用壽命。模具熱處理中遇到的難題就是模具的變形問(wèn)題,模具變形的原因有很多,我們要掌握模具變形的規(guī)律,認(rèn)真地調(diào)查和分析,總結(jié)預(yù)防模具變形的措施,減少模具變形的程度,促進(jìn)模具熱處理的發(fā)展。