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热处理做得好,加工模具少烦恼!

发布者:重庆鼎星渗氮表面处理有限公司 发布时间:2018-3-12 11:13:49 阅读:次 【字体:

  模具热处理是做好模具的前提和基础,如果你的模具热处理做不好,何谈有一个完美的模具呢?

  一、我们先来了解一下模具热处理缺陷原因和如何预防

  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。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、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。下面作较细致的分析。

  大型模具的感应碎火

  一)淬裂

  淬裂的原因及预防措施如下:

  1、形状效应,主要是设计因素造成的,如圆角R过小、孔穴位置设置不当,截面过渡不好。

  2、过热(过烧),主要是由控温不准或跑温、工艺设置温度过高、炉温不均等因素造成,预防措施包括检修、校对控温系统,修正工艺温度,在工件与炉底板间加垫铁等。

  3、脱碳,主要由过热(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等因素造成,预防措施为可控气氛加热,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2~3mm。

  4、冷却不当,主要是冷却剂选择不当或过冷造成,应当掌握淬火介质冷却特性或回火处理。

  5、模具钢材组织不良,如碳化物偏析严重,锻造质量差,预备热处理方法不当等,预防措施是采用正确的锻造工艺和合理的预备热处理制度。

  二)硬度不足

  硬度不足的原因和预防措施如下:

  1、炉或进入冷却槽方法不当等原因造成,应该修正工艺温度,检修校核控温系统,装炉时,工件间隔合理摆放均匀,分散入槽,禁止堆积或成捆入槽冷却。

  2、淬火温度过高,这是由工艺设置温度不当或控温系统误差造成,应当修正工艺温度,检修校核控温系统。

  3、过回火,这是由回火温度设置过高、控温系统故障误差或炉温过高时入炉造成,应当修正工艺温度,检修校核控温系统,不高于设置炉温装入。

  4、冷却不当,原因是预冷时间过长,冷却介质选择不当,淬火介质温度渐高而冷却性能下降,搅拌不良或出槽温度过高等,措施:出炉、入槽等要快;掌握淬火介质冷却特性;油温60~80℃,水温30℃以下,当淬火量大而使冷却介质升温时,应添加冷却淬火介质或改用其它冷却槽冷却;加强冷却剂的搅拌;在Ms+50℃时取出。

  5、脱碳,这是由原材料残留脱碳层或淬火加热时造成,预防措施为可控气氛加热,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2~3mm。

  三)变形超差

  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。这主要是由于热处理过程中马氏体相变具有表面浮凸效应。预防热处理变形(尺寸变化和形状变化)是一项非常困难的工作,在许多情况下,不得不依靠经验加以解决。这是因为不仅钢种和模具形状对热处理变形有影响,不当的碳化物分布状态及锻造和热处理方法同样会引起或加剧,而且在热处理诸多条件中,只要某一条件发生变化,钢件的变形程度就会有很大变化。尽管在相当长时间还主要靠经验和试探法去解决热处理变形问题,但正确掌握模具钢材锻造、模块取向、模具形状、热处理方法与热处理变形的关系,从已经积累的实际数据中去把握热处理变形规律,建立有关热处理变形的档案资料,却是一项极有意义的工作。

  四)脱碳

  脱碳是由于钢件在加热或保温时,因周围气氛的作用,使表面层部分的碳全部或部分丧失的现象和反应。钢件的脱碳不仅会造成硬度不足、淬裂和热处理变形及化学热处理缺陷,而且对疲劳强度、耐磨性及模具性能也有很大影响。

  五)放电加工引起的裂纹

  在模具制造中,采用放电加工(电脉冲及线切割)是越来越普遍采用的加工方法,但随着放电加工的广泛应用,其引起的缺陷也相应增多。由于放电加工是借助于放电所产生的高温而使模具表面熔化的加工方法,因此,在其加工表面形成白色的放电加工变质层,并产生800MPa左右的拉应力,这样,在模具的电加工过程中常出现变形或裂纹等缺陷。因此,采用放电加工的模具,必须充分掌握放电加工对模具钢材的影响,并预先采取相应的预防措施。防止热处理时的过热和脱碳,并进行充分回火以降低或消除残留应力;为了充分消除淬火时产生的内应力,要进行高温回火,因此应采用能承受高温回火的钢种(如DC53型、ASP—23、高速钢等),以稳定的放电条件进行加工;放电加工后,作稳定化松驰处理;设置合理的工艺孔、槽;充分消除再凝固层,以便在健全的状态下使用;利用矢量平移原理,对切割前哨已集中的部分内应力切通引流分散释放。

  六)韧性不足

  韧性不足的原因可能是淬火温度过高,且保温时间过长引起晶粒粗化造成的,或由于没有避开回火脆性区进行回火。

  七)磨削裂纹

  当工件内有大量的残留奥氏体时,在磨削热的作用下,发生回火转变,从而产生组织应力,导致工件开裂。其预防措施是:淬火后进行深冷处理或多次重复回火(模具回火一般为2~3次,即使是冷加工用低合金工具钢也是如此),最大限度地降低残留奥氏体量。

  二、模具热处理过程中的常见问题

  热处理各金相组织改变

  1、H13模具钢如何热处理硬度才能达到58℃?

  进行1050~1100℃加热淬火,油淬,可以达到要求,但一般热作模具是不要求这么高的硬度的,这么高的硬度性能会很差,不好用,一般在HRC46~50性能好、耐用。

  2、模具热处理过后表面用什么洗白?

  问题补充:一般模具都用油石先打过再拿去渗氮,渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白,再抛光很麻烦,不擦白打不出镜面来,材料有H13 的,有进口的好多种,如果有药水能洗白的话,就可以直接抛光了。

  (1)可以用不锈钢酸洗液,或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高,而且加工量大,有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话,估计您用的是高铬的模具钢?是D2还是 H13?高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以,磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。

  (2)你们没有不锈钢酸洗膏吗?那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢,氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法,模具既然已经油石磨过,表面就是比较光滑的。实际上,可以先只用粗的油石打磨,或者用砂带打磨,之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。也可以用纤维轮先打磨,就可以有效的把黑皮去除,再研磨抛光。 或者喷砂,用800 目的碳化硼做一遍喷砂试试,应该就能够去除黑皮,还不需要化太多功夫重磨。

  3、热处理厂对金属是怎么热处理的?

  热处理厂的设备非常多,炉子大概有箱式炉,井式炉,箱式炉用的最多,很多热处理都可以在这里面处理,比如退火,正火和淬火的加热过程,回火这些常见的热处理。

  其实就是一个用电加热的炉子,先将炉子升温到预定温度,然后把工件丢进去,等待一段时间到预定温度,然后保温一段时间,然后取出,或者在炉子里一起冷却,井式炉一般是作为渗碳处理设备,是一个埋到地下的炉子,工件放进去之后,密封,然后往炉子里面滴入一些富碳液体,比如煤油或则甲醇,然后在高温下这些液体分解成碳原子渗入工件表面。

  淬火池是淬火的场所,就是一个池子,里面有水溶液或者是油,就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方,一般就是直接丢进去,然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备,比如高频机,就是一个可以将 50 赫兹的工频电变成一个200K 赫兹电流的超大功率的设备,比如常见的有 200 千瓦的最大功率,然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面,一般几十毫米的工件,几秒种到十几秒的时候你就看到工 件表面变红,表面温度到预定值的时候,然后有一个水套升上来喷淬火液到工件 表面,完成淬火过程。常见的就这些了。

  4、我们最近的 Cr12 或 Cr12MoV 的材料热处理和裂了几次了,为什么?

  五金模具上的最好将零件尺寸、形状及热处理要求,和你们采取的热处理工艺曲线告之,否则很难讲。 这两种钢是一类,属高碳高铬莱氏体钢,本身就有冷裂倾向。热处理工艺也较复杂。

  下面在没有上述资料的情况下谈些我的经验: 950-1000C 淬火,油冷,HRC>58. 为获得热硬性和高的耐磨性,淬火温度增高至 1115-1130C,油冷。 细薄的可空冷,为了减少变形也在 400-450C 盐液冷却。 不要在 300-375C 回火,会降低工具的韧性,出现回火脆性,另外淬后立即回火。高于 1100C 淬火的,在520C 回火 2-3 次。 请注意过高的淬火温度会有脱碳的倾向,为此可在淬火前进行预先热处理--球化退火。

  5、怎样区分热处理件和没有热处理的工件?

  问题补充:工人不小心把一个未经热处理的生件和一批调试好的经过热处理的工件混在一起,现在如何把他们区分开来,不要切割工件看金相啊,那样会破坏产品,要急着发货?热处理工艺 30Cr 经正火、再淬火、然后回火,生件是 铸件未经热处理。两者都经过了抛丸处理颜变色分不出来了,还有硬度都是在 35-45 之间了,靠硬度无法区分。

  如果也不能通过硬度和热处理氧化色来判别。 建议通过敲击声音来辨别。 铸件和淬火+回火态工件金相组织不同,内耗有差异,通过轻轻敲击,可能能分辨。

  6、热处理中的过烧是什么意思?

  超过规定加热温度,致使晶粒长大,各项力学性能变坏如脆性变大,韧性下降,容易变形和开裂等等,控制好加热温度可以避免过烧。指钢在固液相线的温度范围内的某一个温度以上加热时, 奥氏体晶界发生了化学 成分变化,局部或整个晶界出现烧熔现象。此时晶界上会富集 S,P等化合物,导致晶界结合力降低,机械性能严重恶化。过烧后钢材不能通过热处理或加工方法补救。

  7、模具淬火裂纹产生的原因及预防措施?

  产生原因:

  1)模具材料存在严重的网状碳化物偏析。

  2)模具中存在有机械加工或冷塑变形应力。

  3)模具热处理操作不当(加热或冷却过快、淬火冷却介质选择不当、冷却温度过低、冷却时间过长等)。

  4)模具形状复杂、厚薄不均、带尖角和螺纹孔等,使热应力和组织应力过大。

  5)模具淬火加热温度过高产生过热或过烧。

  6)模具淬火后回火不及时或回火保温时间不足。

  7)模具返修淬火加热时,未经中间退火而再次加热淬火。

  8)模具热处理的,磨削工艺不当。

  9)模具热处理后电火花加工时,硬化层中存在有高的拉伸应力和显微裂纹。

  预防措施:

  1)严格控制模具原材料的内在质量

  2)改进锻造和球化退火工艺,消除网状、带状、链状碳化物,改善球化组织的均 匀性。

  3)在机械加工后或冷塑变形后的模具应进行去应力退火(>600℃)后再进行加热 淬火。

  4)对形状复杂的模具应采用石棉堵塞螺纹孔,包扎危险截面和薄壁处,并采用分 级淬火或等温淬火。

  5)返修或翻新模具时需进行退火或高温回火。

  6)模具在淬火加热时应采取预热,冷却时采取预冷措施,并选择合适淬火介质。

  7)应严格控制淬火加热温度和时间,防止模具过热和过烧。

  8)模具淬火后应及时回火,保温时间要充分,高合金复杂模具应回火 2-3 次。

  9)选择正确的磨削工艺和合适的砂轮。

  10)改进模具电火花加工工艺,并进行去应力回火。

  8、怎么进行大型冲压模具的热处理?尤其切边这类模具经常生产有毛刺,不能正常运行的情况。

  (1) 模具热处理尽量选真空热处理, 以获得最小的变形量。

  (2)模具可采用拼接结构,分成小块就好热处理了。最好用慢丝割,精度高、光洁度高、变形小。 间隙有保证,毛刺会小的。 看看你的设备精度是否很差。

  (3)切边毛刺大除了上面的几位提到的,我认为凸模单边受力,强度不够可能 性大。是否凸模太单薄?是否设计靠刀?还有板料热处理后有残余应力,线割后会出现变形,可以考虑较大的线割孔预先铣出再热处理,留3~4mm 线割。

  9、我用H13钢来做热挤压模具锻造工件是黄铜热处理为45~48°模具直径120mm,高70mm,工作数小时后模具开裂?

  (1)锻压温度大概是900~1000℃?是不是温度太高了? 模具使用前没有经过充分预热也有可能容易开裂。模具设计不合理也有可能容易开裂。 将模具的回火温度提高一些,缩小和实际锻压温度的差距,回火实际长一些。

  (2)这个要综合考虑的,必要的时候要做下金相,才能基本判断原因的哦。

  10、模具表面有软点产生原因及预防?

  产生原因:

  1)模具在热处理前表面有氧化皮、锈斑及局部脱碳。

  2)模具淬火加热后,冷却淬火介质选择不当,淬火介质中杂质过多或老化。

  预防措施:

  1)模具热处理前应去除氧化皮、锈斑,在淬火加热时适当保护模具表面,应尽量采用真空电炉、盐浴炉和保护气氛炉中加热。

  2)模具淬火加热后冷却时,应选择合适的冷却介质,对长期使用的冷却介质要经 常进行过滤,或定期更换。

  11、模具热处理前组织不佳?

  产生原因:

  1)模具钢材料原始组织存在严重碳化物偏析。

  2)锻造工艺不佳,如锻造加热温度过高、变形量小、停锻温度高、锻后冷却速度缓慢等,使锻造组织粗大并有网状、带状及链状碳化物存在,使球化退火时难以 消除。

  3)球化退火工艺不佳,如退火温度过高或过低,等温退火时间短等,可造成球化退火组织不均或球化不良。

  预防措施:

  1)一般应根据模具的工作条件、生产批量及材料本身的强韧化性能,尽量选择品质好的模具钢材料。

  2)改进锻造工艺或采用正火预备热处理, 来消除原材料中网状和链状碳化物及碳 化物的不均匀性。

  3)对无法进行锻造的碳化物偏析严重的高碳模具钢可进行固溶细化热处理。

  4)对锻造后的模坯制定正确的球化退火工艺规范,可采用调质热处理和快速匀细 球化退火工。

  5)合理装炉,保证炉内模坯温度的均匀性。

  12、模具淬火后组织粗大,使用时将会使模具产生断裂,严重影响模具的使用寿命?

  产生的原因:

  1)模具钢材混淆,实际钢材淬火温度远低于要求模具材料的淬火温度(如把 GCr15 钢当成3Cr2W8V 钢)。

  2)模具钢淬火前未进行正确的球化处理工艺,球化组织不良。

  3)模具淬火加热温度过高或保温时间过长。

  4)模具在炉中放置位置不当,在靠近电极或加热元件区易产生过热。

  5)对截面变化较大的模具,淬火加热工艺参数选择不当,在薄截面和尖角处产生过热。

  预防措施:

  1)钢材入库前应严格进行检验,严防钢材混淆乱放。

  2)模具淬火前应进行正确的锻造和球化退火,以确保良好的球化组织。

  3)正确制定模具淬火加热工艺规范,严格控制淬火加热温度和保温时间。

  4)定期检测和校正测温仪表,保证仪表正常工作。

  5)模具在炉中加热时应与电极或加热元件保持适当的距离。

  13、用 Cr12MoV 钢制造冷模具应如何进行热处理?

  高硬度高耐磨高韧性优化处理:980~1200℃加热淬火,油淬(机油)400 ℃回火一次,240 ℃回火一次,HRC57~61,超耐用不崩刃。

  14、H13模具钢热处理后出现裂是什么原因,淬火温度是1100 ℃,放在油中冷却?

  可以进行金相分析,看表面是否有材料是否有脱碳现象,开裂的话一般都是脱碳引起,H13 一般都是做挤压模,对材料的硬度要求不是很高,你用的是不是真空 炉建议用 1030~1050℃试下。.

  15、模具的导柱导套通常采用什么材料?采用何种热处理,达到怎样的性能要求?

  (1)在内地用45#碳素结构钢或碳素工具钢,热处理淬火硬度 HRC45 左右,达不到HRC58~62,就是到了那么高,很易断。

  (2)一板高要求的是用SKD61或SKD11和H13等热处理淬火硬度HRC51左右。

  16. 模具制造中热处理的用途?怎样应用?

  问题补充:是不是模板加工好以后进行热处理,主要是哪个环节?

  模具制造中热处理的作用: 提高硬度、耐磨性,从而提高其寿命;强度加强,变形减小,保证模具的精度和精度稳定性。

  17、模具的失效原因分析?

  失效大部分是由断裂、磨损和变形而引起,其主要原因是热处理不当和模具加工不良。因此,合理选择材料、正确制订热处理工艺,提高热处理质量,对于延长模具使用寿命起着关键作用。模具热处理包括预先热处理和最终热处理,热处理的最终目的是使模具有良好的表面质量和强度、塑性和韧性的合理配合。

  18、Cr12mov 模具钢热处理后出现一块一块的掉的原因?

  (1)你可能是在淬火时,超过温度太多,过热,造成晶粒粗,脱碳严重,马氏体粗大,断口粗晶,韧性、塑性低。

  (2)加热温度过高、保温时间过长,造成材料表面脱碳严重,组织晶粒粗大、 结合力差,塑性显著降低。

  建议:校对加热设备;调整淬火、回火温度和时间;做试样热处理工艺试验,进行必要性能测试分析 。

  19、盐浴热处理的优点?

  优点:受热均匀变形量小,少无氧化脱碳,加热快,能很快转变工件内部组 织结构,保温性能和加热均匀性能好,可以进行固溶处理加热,适用性广泛,可进行近乎无氧化的出货处理等。

  缺点:工作环境恶劣,对工件有一定腐蚀,使用寿命相对较短,工作空间尺寸和 功率来讲,功率较大,尺寸较小。而且废盐对环境有些污染,如果客户有对无氧化有较高要求的话可以考虑,成本一般情况。

  20、检验热处理效果用什么方法?

  简单的检查表面硬度。准确的破检:检查淬硬层深、心部硬度、淬火金相组织等级、调质金相组织等级。淬硬层深临界硬度值=淬火硬度最小值 X0.8。

  21、模具材料深冷处理的作用有哪些?

  深冷处理是淬火后工件冷却过程的延续,在模具行业中的应用主要体现在冷作模具钢和高速钢、轴承钢,冷作模具和模具配件都有深冷技术应用的案例。深冷将会改变一些相关机械性能,主要作用如下几点: 提升工件的硬度及强度,保证工件的尺寸精度提高工件的耐磨性,提高工件的冲击韧性,改善工件内应力分布,提高疲劳强度,提高工件的耐腐蚀性能。

  22、热处理后线割开裂是模板的问题还是热处理的问题?

  (1)有的人认为是热处理的问题。因为没有经过热处理的钢进行线切割是很难开裂的,线切割开裂是因为切割时出现应力集中。因此热处理时不光要达到热处理要求的硬度还必须消除内应力。消除内应力的关键就是回火的温度和回火的时间。若回火温度太底,回火时间再长内应力也无法消除;若回火温度太高,虽然消除了应力,但却不能达到要求;若回火温度合适,但回火时间太短,应力也无法完全消除。因此热处理后线切割开裂的关键是回火温度和回火时间的控制。

  (2)热处理后线切割开裂这种情况比较复杂,有模具淬火后回火不充分的可能,也有模具锻造时存在缺陷的可能。如果是一般的碳钢模具,回火不充分是主要原因,需要优先考虑,对高合金模具来说,也有可能材料本身存在缺陷,如杂质、 碳化物偏析等情况,这些需要高倍金相检测才能判断。

  23、Cr12MoV热处理爆裂原因有哪些?

  (1)冷却介质是否冷却过快(不能用盐水,水剂等)

  (2)淬火前,可能没有退好火,造成内应力过大

  (3)材料冶金不好(非金属夹杂物,带状组织,共晶碳化物)

  (4)淬火时,炉温升的过快

  (5)没有及时回火

  24、什么是非热处理强化?

  表面处理:如镀硬铬,增加零件的耐磨性;

  喷丸强化:用于承受交变应力下工作的零件,可以大大提高疲劳强度;

  滚压:利用滚压工具在常温状态下对零件表面施加压力,使金属表面产生塑性变形,修正金属表面的微观几何形状,提高表面光洁度,提高零件疲劳强度以及耐磨性和硬度。

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