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熱加工熱處理小型碳鋼模具熱處理工藝的改進(jìn)南鋼集團(tuán)冶山礦業(yè)公司模具在熱處理過程中產(chǎn)生變形和開裂是影響生產(chǎn)的一個(gè)重要問題"通過十幾年的生產(chǎn)實(shí)踐我們初步掌握了小型碳鋼模具的一些熱處理變形規(guī)律及控制措施基本上避免了熱處理后嚴(yán)重變形和開裂的現(xiàn)象"，一碳鋼模具的熱處理變形經(jīng)實(shí)際觀察模具在熱處理后的變形有以下現(xiàn)象$模具壁厚在133以下淬火后型腔尺寸一般是脹大%模具壁厚在133以上$33以下淬火后型腔尺寸一般是縮小。"型腔尺寸與壁厚之比對變形有很大影響型腔尺寸小于壁厚尺寸時(shí)淬火后型腔縮小%型腔尺寸大于壁厚尺寸時(shí)如果外形是圓形一般是脹大若外形和型腔均為長方形淬火后形腔尺寸縮小"若模具內(nèi)孔在133以下淬火后內(nèi)孔脹大%若在133以上則淬火后內(nèi)孔縮小。"此外型腔的變形情況與型腔的形狀有關(guān)一般型腔長尺寸方向是脹大短尺寸方向是縮小"二碳鋼模具熱處理工藝的改進(jìn)模具熱處理變形和開裂與模具制造過程有著密切的關(guān)系特別是規(guī)范及操作的影響。尤為重要"過去一般模具制造工藝過程如圖所示"根據(jù)熱處理的基本原理及生產(chǎn)實(shí)踐我們改進(jìn)了模具熱處理工藝如圖所示"般模具制造熱處理工藝過程圖碳鋼模具改進(jìn)后的熱處理工藝過程"預(yù)備熱處理碳鋼模具坯料退火和機(jī)械加工成形之后常帶有一定的機(jī)械加工應(yīng)力其金相組織為片狀珠光體一般采用調(diào)質(zhì)熱處理為最后熱處理做準(zhǔn)備。

"在實(shí)際生產(chǎn)中我們采用定型處理代替調(diào)質(zhì)處理同樣可以消除機(jī)械加工時(shí)的應(yīng)力并使退火后的片狀珠光體部分球化并且定型處理與調(diào)質(zhì)處理對最后處理的變形影響相近"如外形尺寸2$3341$33433的模具。分別采用調(diào)質(zhì)及定型處理之后進(jìn)行同樣的淬火工藝其型腔尺寸的變化如表所示不同預(yù)備熱處理對變形的影響型腔尺寸調(diào)質(zhì)處理后定型處理后淬火前淬火后變化淬火前淬火后變化淬火在水中冷卻后油冷實(shí)踐證明小型模具用定型處理取代調(diào)質(zhì)處理是完全可行的在保證同樣的變形量的情況下簡化了預(yù)備熱處理工序"定型處理是在退火并經(jīng)粗精加工之后進(jìn)行對型腔簡單或比較復(fù)雜的小型模具均可采用".定型處理是在緩慢加熱及冷卻條件下完成有足夠長的保溫時(shí)間可以消除機(jī)械加工應(yīng)力且不至于產(chǎn)生像調(diào)質(zhì)處理中可能發(fā)生的變形和應(yīng)力" "最后熱處理’淬火冷卻工藝模具在淬火過程中影響變形和開裂的主要原因是冷卻。

因此必須控制冷卻速度及冷卻時(shí)間"模具淬火多采用水淬油冷水溶液及號錠子油為冷卻介質(zhì)"由水到油的淬火操作是很難掌握的稍有出入就會(huì)導(dǎo)致模具開裂或達(dá)不到硬度要求所以應(yīng)根據(jù)零件有效厚度控制在水中的冷卻時(shí)模具在水中冷卻時(shí)間對淬火效果的影響鹽水中冷卻時(shí)間淬硬層表面硬度此外在鹽水中的冷卻時(shí)間對模具的變形有很大影響帶中心孔的鋼模具在淬入鹽水中不同時(shí)間后在油中冷卻后取出空冷至室溫其變形情況見表在鹽水中的冷卻時(shí)間按冷卻計(jì)算時(shí)變形量最小冷卻時(shí)間過長或過短均導(dǎo)致較大變形表’模具在鹽水中冷卻時(shí)間對變形量的影響在鹽水中的冷卻時(shí)間模具內(nèi)孔直淬火前淬火后變化量"配模淬火冷卻及回火為了控制形狀復(fù)雜要求嚴(yán)格的模具變形可以在淬火油冷過程中將凸模壓入凹模之內(nèi)進(jìn)行配模冷卻如厚33的模具在水中冷卻n后轉(zhuǎn)入油中冷卻n即將凸凹模配合在一起再放入油中繼續(xù)冷卻配模冷卻出油后在內(nèi)及時(shí)進(jìn)行回火回火保溫時(shí)間5f回火時(shí)間太短不能完全消除應(yīng)力組織也不穩(wěn)定。

并且取出凸模后凹模還會(huì)變形回火后必須空冷到室溫才能取出凸模一些要求硬度較低的凸模回火溫度較高型腔尺寸可能要脹大配模冷卻及回火不僅可以避免碳鋼小型模具的變形和開裂復(fù)雜的模具可控制變形量在范圍內(nèi)三%結(jié)語"小型碳素工具鋼模具采用定型處理作為預(yù)備的熱處理可簡化加工工序縮短生產(chǎn)周期"根據(jù)模具厚度控制在水中淬火冷卻的時(shí)間對于厚度小于的模具按每-533在鹽水中冷卻n計(jì)算能夠保證得到滿意的淬硬層深度及表面硬度"采用配模淬火時(shí)油冷及回火方法能控制變形量在范圍以內(nèi)對于型腔形狀復(fù)雜及簡單的模具都容易掌握經(jīng)過試加工表明對機(jī)加工切削性能和最終淬火變形量無影響在中頻感應(yīng)加熱爐上增加溫度閉環(huán)控制和溫度自動(dòng)檢測分選裝置保證加熱溫度范圍將鍛件的鐓粗沖孔工序放在同一臺熱模鍛壓力機(jī)上完成鍛后溫度在網(wǎng)帶式退火爐前加上了輸送帶和均料裝置使鍛件快速均勻地進(jìn)入退火爐入爐溫度從而保證了退火質(zhì)效果退火效果如下表所示指標(biāo)工藝質(zhì)量能耗成本元物流普通等溫退火金相組織級硬度；平均耗電工序多搬運(yùn)次數(shù)多影響生產(chǎn)續(xù)。

"指標(biāo)工藝質(zhì)量能耗成本元物流余熱退火金相組織級硬度平均耗電生產(chǎn)便注意事項(xiàng)采用余熱退火工藝必須保證鍛件入爐溫度否則鍛件硬度會(huì)偏高達(dá)不到質(zhì)量要求尤其是對薄壁鍛件應(yīng)盡可能縮短入爐前的時(shí)間要保證足夠的保溫時(shí)間一般可按照有效厚度來計(jì)算保溫時(shí)間鍛造工序應(yīng)盡可能連續(xù)工作否則余熱退火爐保溫空轉(zhuǎn)耗能將造成浪費(fèi)"結(jié)語實(shí)際應(yīng)用表明在相關(guān)條件和規(guī)程管理下鍛件余熱退火工藝是可行的不但可以控制退火質(zhì)量穩(wěn)定而且顯著提高經(jīng)濟(jì)效益值得廣泛推廣。