冷挤压冷作模具热处理缺陷的防止方法

冷挤压是一种高效、高精的少切削加工工艺,广泛适用于机械制造等行业。采用冷挤压工艺,可以在常温下使金属在模腔内产生塑性变形,从而获得所需尺寸形状和一定性能的产品。因此,华夏模具网指出,冷挤压工艺的发展,带动了冷挤压冷作模具的热处理革新与进步。冷挤压冷作模具的热处理缺陷防止途径和方法,简介如下:

1.防止冷作模具的热处理缺陷基本途径

利用相变体积胀缩效应—增加残余奥氏体含量;直接形成贝氏体;利用深冷处理调节体积胀缩;利用回火调节体积胀缩;合理配置模块的流线方向;淬火前体积预胀缩处理。

降低淬火热应力及组织应力—消除毛坯中的残余应力;加热及冷却过程中温度均匀;优选冷却方式,控制应力平衡

提高断裂抗力及塑性变形抗力—碳化物分布细小,圆匀;获得板条状隐晶状马氏体,避免显微裂纹;奥氏体晶粒细化;及时回火消除淬火应力。

限形、整形防护及校正—利用相变超塑性效应,限形、整形;对危险部位进行防护;利用局部热应力整形。

2.防止冷作模具的热处理缺陷主要工艺方法

⑴低温调质处理—稍高于A1--A1+20-40℃点温度预淬火及550℃-650℃*2--4h高温回火。其体积小于退火状态,再经常规淬火时可显著减少体积和尺寸膨胀程度。

⑵消除应力回火—精密模具在精加工前进行除应力回火(530—550℃或680—700℃*2min/mm、炉冷至400℃空冷),消除冷加工残余应力,减少淬火变形量。

⑶薄弱部位的防护—对模具易淬裂、翘曲的部位用石棉绳或石棉板进行包扎、填塞;对易胀缩的方向,外加刚性支架、拉杆、预留工艺墙等结构强化措施;钻铣工艺型孔使型腔形状匀称化,加塞热平衡型芯、板块改善降温均匀性。

⑷合理选择淬火加热工艺—在淬火加热过程中的受热均匀性、装炉的方式对淬裂及变形有很大的影响。加热工艺的要点;在盐浴炉中可用静态加热、局部加热、多次加热、合理吊挂及避开电极等,在箱式炉中可用合理放置、装箱架空加热或快速加热等。另外,根据不同钢号和冷却方法可用低温或高温淬火工艺。

⑸合理选择淬火冷却工艺—根据模具型腔的形状和易裂部位状态可用空气预冷、局部预冷、恒温预冷、合理使用淬火介质、合理的冷却操作、分级淬火、冷--热浴复合分级淬火或整形淬火等工艺的应用。

⑹回火工艺—合金使用寿命的方法

⑴表面防护--冷作模具的表面质量极为重要,即使存在轻微的脱碳、晶界内氧化或过度渗碳均将明显恶化其强韧性。因此,在淬火加热过程中,妥善保护表面,对于发挥模具钢的耐磨强韧性能潜力,保证和提高模具寿命,具有重要的作用。

⑵真空淬火—是确保模具表面无缺陷,并可脱除部分有害杂质的热处理工艺,能显著提高模具的强韧性及使用寿命。由于真空设备价格较贵,对于一般小企业可用外接机械泵的简易真空罐加热,冷却时取出真空罐通入氮气,或开罐取出分级淬火。

⑶选择合适的淬火温度--淬火加热规范决定了奥氏体的实际晶粒度,从而对马氏体的形态及回火后的性能都有显著的影响。对低淬透性模具钢提高淬火温度,有利于提高钢的抗压屈服强度与热稳定性,但使韧性下降。对高合金钢模具用淬火温度下限,可提高韧性、减少变形和开裂。

⑷晶粒及碳化物的微细化处理--奥氏体晶粒和碳化物微细化处理,可同时起到提高模具的强度、韧性与耐磨性的作用。

⑸喷液淬火—以高速、高压液流对冷镦、冷冲模型孔或表面进行淬火,具有强烈的冷却作用,能提高淬硬层深度和硬度,加大表层残余压应力。

⑹分级淬火和等温淬火—可提高冷作模具的强韧性。

⑺形变热处理—综合利用形变强化及相变强化效应。可大幅度提高冷作模具强韧性,从而提高重载冷作模具的使用寿命,但实际应用还存在很多工艺问题。

⑻冷处理—将淬火后的模具钢降温到-50℃至-80℃称为冷处理,降温到-150至-195℃称为深冷处理。深冷处理比冷处理更能提高硬度及耐磨性。

⑼合理的回火工艺—回火处理是消除或降低模具的内应力、调节强度和韧性的重要工序。另外,为了提高模具的使用性能,在回火时需避开材料的回火脆性温度区。

⑽表面强化处理(表面合金化)--模具工作型面直接承受机械载荷,是磨损、咬合、断裂失效的发源地。对模具进行表面强化处理(以化学热处理为主),是提高使用寿命的重要途径。其主要作用为提高模具的耐磨性、提高抗咬合能力、减少冲压成型力、兼顾耐磨性和强韧性及提高疲劳断裂抗力

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