| 壓鑄模零件的熱處理 高壓鑄模的使用壽命。 關(guān)鍵詞 壓鑄模 熱處理 去應(yīng)力退火 真空淬火 我廠是生產(chǎn)小型汽油機(jī)專業(yè)廠家，鋁合金壓鑄模至關(guān)重要，每年大約有 50 套模具投產(chǎn)，年產(chǎn)各種壓 鑄件 160 余萬件，近 300t。在模具設(shè)計(jì)制造過程中，我廠擁有加工中心、UG18、Cimatron 12.0、MDT4.0、 Pro／E 等先進(jìn)設(shè)備和軟件。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，模具成本費(fèi)用中，材料費(fèi)占１５％，加工費(fèi)占８０％，熱處理費(fèi)占５％。以前生產(chǎn)的壓鑄模 壽命低，只有１～２萬模次，嚴(yán)重影響了正常生產(chǎn)。通過綜合分析，認(rèn)為費(fèi)用僅占５％的熱處理是關(guān)鍵因 素，起著決定的作用。為此，我們聘請了德國模具熱處理專家來公司現(xiàn)場指導(dǎo)，歷時(shí)半年，成功解決了壓 鑄模零件的熱處理問題�，F(xiàn)在，用Ｈ１３鋼制作的壓鑄模的使用壽命已達(dá)到１０萬模次左右。下面就壓鑄 模的熱處理做以簡要介紹。 １ 退火 包括鍛造后的球化退火和模具制作過程中的去應(yīng)力退火兩部分。 其主要目的：在原材料階段進(jìn)行結(jié)晶組織的改良；方便加工而降低硬度；防止加工后變形和淬火裂紋 而去除內(nèi)應(yīng)力。 （１）球化退火。 模具鋼經(jīng)鍛造后，鋼的內(nèi)部組織變成不穩(wěn)定的結(jié)晶，硬度高切削困難，且此種狀態(tài)的鋼，內(nèi)應(yīng)力大， 加工后容易變形和淬裂，機(jī)械性能差，為使碳化物結(jié)晶變成球化穩(wěn)定組織須進(jìn)行球化退火。 （２）去應(yīng)力退火。 對有殘留應(yīng)力的模具鋼進(jìn)行機(jī)械加工，加工后會(huì)產(chǎn)生變形，如果機(jī)械加工后仍留有應(yīng)力，則在淬火時(shí) 會(huì)發(fā)生很大的變形或淬火裂紋。為防止這些問題發(fā)生，必須進(jìn)行去應(yīng)力退火。 德國熱處理專家反復(fù)強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)，他所帶來的德文資料也證明了在德國去應(yīng)力退火工序是模具制造 過程中不可缺少的重要工序。 我們堅(jiān)持在模具制作過程中進(jìn)行三次去應(yīng)力退火： （１）在切削掉原材料體積的１／３以上形狀或?qū)υ牧虾穸龋保采疃燃庸r(shí)，加工余量留有５～ １０ｍｍ，進(jìn)行第一次去應(yīng)力退火。 （２）在精加工留有余量（２～５ｍｍ）時(shí)，進(jìn)行第二次去應(yīng)力退火。 （３）在試模后，淬火前進(jìn)行第三次去應(yīng)力退火。 ２ 淬火 設(shè)備為高壓高流率真空氣淬爐，真空淬火工藝見圖１。 （１）淬火前：采用熱平衡法，提高模具加熱和冷卻的整體一致性。對凡是影響到這一點(diǎn)的薄壁孔、 溝槽、型腔等，都要進(jìn)行填充、封堵，盡量做到模具能均衡加熱和冷卻；同時(shí)，注意裝爐方式，防止壓鑄 模在高溫時(shí)因自重而引起的變形。 （２）模具的加熱：在加熱過程中要緩慢加熱（用２００℃／ｈ升溫），并采用兩級(jí)預(yù)熱方式，防止 快速升溫造成模具內(nèi)、外溫差過大，引起過大的熱應(yīng)力，同時(shí)減小相變應(yīng)力。 （３）淬火溫度與保溫時(shí)間：要采用下限淬火加熱溫度，均熱時(shí)間不宜過短或過長，一般由壁厚和硬 度來確定均熱時(shí)間。Ｈ１３鋼淬火硬度與保溫時(shí)間的關(guān)系曲線見圖２。 圖１ H13 真空淬火、回火工藝 時(shí)間（min） 圖２ Ｈ１３淬火硬度與保溫時(shí)間關(guān)系 （４）淬火冷卻：采用預(yù)冷方式，并通過調(diào)節(jié)氣壓與風(fēng)速，有效的控制冷卻速度，使之最大限度地實(shí) 現(xiàn)理想冷卻。即：預(yù)冷到８５０℃后，增大冷卻速度，快速通過“Ｃ”曲線鼻部，模溫在５００℃以下則 逐漸降低冷卻速度，到Ｍｓ點(diǎn)以下則采用近似等溫轉(zhuǎn)變的冷卻方式，以最大限度地減少淬火變形。模具冷 卻到約１５０℃時(shí)，關(guān)閉冷卻風(fēng)機(jī)，讓模具自然冷卻。 ３ 回火 淬火的模具冷卻到約１００℃時(shí)，就要立即進(jìn)行回火，以防止繼續(xù)產(chǎn)生變形，甚至開裂。回火溫度由 工作硬度來確定，一般要進(jìn)行三次回火。 ４ 氮化處理 一般壓鑄模經(jīng)淬火、回火（４５～４７ＨＲＣ）后就能使用，但為了提高模具的耐磨性、抗蝕性和抗 氧化性，防止粘模，延長模具的壽命，必須進(jìn)行氮化處理。氮化層深度一般為０．１５～０．２ｍｍ。 氮化后需要打光，磨去白亮層（厚約０．０１ｍｍ左右）。 ５ 幾點(diǎn)說明 文本框: 800～850℃文本框: 500～600℃文本框: 200℃/h文本框: 50～80分鐘文本框: 1020℃文本框: 風(fēng)冷文本框: 100℃開始回火文本框: 600～560℃文本框: （2～3）h （三次回火） 文本框: 空冷文本框: 溫度文本框: 20分鐘/25毫米文本框: 30分鐘/ 25毫米 文本框: 時(shí)間文本框: 58文本框: 56文本框: 54文本框: 52文本框: HRC文本框: 1 10 100 1000 （１）模具的熱處理變形是由于相變應(yīng)力、熱應(yīng)力的共同作用引起的，受多種因素影響。因此，在正 確選材的前提下，還要注意毛坯的鍛造，要采用六面鍛造的方法，反復(fù)鐓拔。 同時(shí)，在模具的設(shè)計(jì)階段就必須注意，使壁厚盡量均勻（壁厚不均勻時(shí)要開工藝孔）；對形狀復(fù)雜的 模具，要采用鑲拼結(jié)構(gòu)，而不采用整體結(jié)構(gòu)；對有薄壁、尖角的模具，要采用圓角過渡和增大圓角半徑。 在熱處理時(shí)要作好數(shù)據(jù)記錄，長、寬、厚各方向上的變形量，熱處理?xiàng)l件（裝爐方式、加熱溫度、冷 卻速度、硬度等），為日后模具的熱處理積累經(jīng)驗(yàn)。 （２）本單位的壓鑄模的加工一般有兩種工藝流程，都是根據(jù)實(shí)際情況確定的。 第一種：一般壓鑄模。 鍛打→球化退火→粗加工→第一次去應(yīng)力退火（留有余量５～１０ｍｍ）→粗加工→第二次去應(yīng)力退 火（留有余量２～５ｍｍ）→精加工→第三次去應(yīng)力退火（試模后、淬火前）→淬火→回火→鉗修→氮化。 第二種：特別復(fù)雜的及淬火很易變形的模具。 鍛打→球化退火→粗加工→第一次去應(yīng)力退火（留有余量５～１０ｍｍ）→淬火→回火→機(jī)、電加工 →第二次去應(yīng)力退火（留有余量２～５ｍｍ）→機(jī)、電加工→第三次去應(yīng)力退火（試模后）→鉗修→氮化。 | |||||
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