精密模具的熱處理變形及預(yù)防措施

精密模具的熱處理變形及預(yù)防措施精密模具熱處理變形及預(yù)防措施：

模具熱處理變形是模具處理過(guò)程的主要缺陷之一，對(duì)一些精密簡(jiǎn)單模具，常因熱處理變形而報(bào)廢，因此掌握精密簡(jiǎn)單模具的變形始終成為熱處理生產(chǎn)中的關(guān)鍵問(wèn)題。眾所周知，模具在熱處理時(shí)，特殊是在淬火過(guò)程中，由于模具截面各部分加熱和冷卻速度的不全都而引起的溫度差，加之組織轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性等緣由，使得模具截面各部分體積脹縮不勻稱(chēng)，組織轉(zhuǎn)變的不勻稱(chēng)，從而引起“組織應(yīng)力”和模具內(nèi)外溫差所引起的熱應(yīng)力。當(dāng)其內(nèi)應(yīng)力超過(guò)模具的屈服極限時(shí),就會(huì)引起模具的變形。因此，削減和掌握精密簡(jiǎn)單模具變形乃是廣闊熱處理工的一項(xiàng)重要的討論課題。本文試就精密簡(jiǎn)單模具變外形況、變形緣由的討論，來(lái)探討削減和掌握精密簡(jiǎn)單模具變形的措施，以提高模具產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。

一、模具材料的影響因素及預(yù)防措施：

1．模具的選材：

（1）某機(jī)械廠(chǎng)從選材和熱處理簡(jiǎn)便考慮，選擇T10A鋼制造截面尺寸相差懸殊、要求淬火后變形較小的較簡(jiǎn)單模具，硬度要求56-60HRC。熱處理后模具硬度符合技術(shù)要求，但模具變形較大，無(wú)法使用，造成模具報(bào)廢。后來(lái)該廠(chǎng)采納微變形鋼Cr12鋼制造，模具熱處理后硬度和變形量都符合要求。

（2）預(yù)防措施：因此制造精密簡(jiǎn)單、要求變形較小的模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬鋼等。

2．模具材質(zhì)的影響：

某廠(chǎng)送來(lái)一批Cr12MoV鋼較簡(jiǎn)單模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理后，部分模具圓孔消失橢圓，造成模具報(bào)廢。一般來(lái)說(shuō)Cr12MoV鋼是微變形鋼，不應(yīng)當(dāng)消失較大變形。我們對(duì)變形嚴(yán)峻的模具進(jìn)行金相分析發(fā)覺(jué)，模具鋼中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布。

（1）模具橢圓（變形）產(chǎn)生的緣由這是由于模具鋼中呈肯定方向分布的不勻稱(chēng)碳化物的存在，碳化物的膨脹系數(shù)比鋼的基體組織?。常埃プ笥?，加熱時(shí)它阻擋模具內(nèi)孔膨脹，冷卻時(shí)又阻擋模具內(nèi)孔收縮，使模具內(nèi)孔發(fā)生不勻稱(chēng)的變形，使模具的圓孔消失橢圓。

（2）預(yù)防措施：①在制造精密簡(jiǎn)單模具時(shí)，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖廉價(jià)，選用小鋼廠(chǎng)生產(chǎn)的材質(zhì)較差鋼材。②對(duì)存在碳化物嚴(yán)峻偏析的模具鋼要進(jìn)行合理鍛造，來(lái)打碎碳化物晶塊，降低碳化物不勻稱(chēng)分布的等級(jí)，消退性能的各向異性。③對(duì)鍛后的模具鋼要進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，使之獲得碳化物分布勻稱(chēng)、細(xì)小和彌散的索氏體組織、從而削減精密簡(jiǎn)單模具熱處理后的變形。④對(duì)于尺寸較大或無(wú)法鍛造的模具，可采納固溶雙細(xì)化處理，使碳化物細(xì)化、分布勻稱(chēng)，棱角圓整化，可達(dá)到削減模具熱處理變形的目的。

二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素及預(yù)防措施：

有些模具選材和鋼的材質(zhì)都很好，往往由于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的臺(tái)階、厚薄懸殊等，造成模具熱處理后變形較大。

1、變形的緣由：由于模具各處厚薄不均或存在尖銳圓角，因此在淬火時(shí)引起模具各部位之間的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的不同，導(dǎo)致各部位體積膨脹的不同，使模具淬火后產(chǎn)生變形。

2、預(yù)防措施：設(shè)計(jì)模具時(shí)，在滿(mǎn)意實(shí)際生產(chǎn)需要的狀況下，應(yīng)盡量削減模具厚薄懸殊，結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，在模具的厚薄交界處，盡可能采納平滑過(guò)渡等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。依據(jù)模具的變形規(guī)律，預(yù)留加工余量，在淬火后不致于由于模具變形而使模具報(bào)廢。對(duì)外形特殊簡(jiǎn)單的模具，為使淬火時(shí)冷卻勻稱(chēng)，可采納給合結(jié)構(gòu)。

三、模具制造工序及殘余應(yīng)力的影響因素及預(yù)防措施：

在工廠(chǎng)常常發(fā)覺(jué)，一些外形簡(jiǎn)單、精度要求高的模具，在熱處理后變形較大，經(jīng)仔細(xì)調(diào)查后發(fā)覺(jué)，模具在機(jī)械加工和最終熱處理未進(jìn)行任何預(yù)先熱處理。

1、變形緣由：在機(jī)械加工過(guò)程中的殘余應(yīng)力和淬火后的應(yīng)力疊加，增大了模具熱處理后的變形。

2、預(yù)防措施：

（1）粗加工后、半精加工前應(yīng)進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，即（630-680）℃×（3-4）h爐冷至500℃以下出爐空冷，也可采納400℃×（2-3）h去應(yīng)力處理。

（2）降低淬火溫度，削減淬火后的殘余應(yīng)力。

（3）采納淬油170oC出油空冷（分級(jí)淬火）。

（4）采納等溫淬火工藝可削減淬火殘余應(yīng)力。

采納以上措施可使模具淬火后殘余應(yīng)力削減，模具變形較小。

四、熱處理加熱工藝的影響因素及預(yù)防措施：

加熱速度的影響：模具熱處理后的變形一般都認(rèn)為是冷卻造成的，這是不正確的。模具特殊是簡(jiǎn)單模具，加工工藝的正確與否對(duì)模具的變形往往產(chǎn)生較大的影響，對(duì)一些模具加熱工藝的對(duì)比可明顯看出，加熱速度較快，往往產(chǎn)生較大的變形。

（1）變形的緣由：任何金屬加熱時(shí)都要膨脹，由于鋼在加熱時(shí)，同一個(gè)模具內(nèi)，各部分的溫度不均（即加熱的不勻稱(chēng)）就必定會(huì)造成模具內(nèi)各部分的膨脹的不全都性，從而形成因加熱不均的內(nèi)應(yīng)力。在鋼的相變點(diǎn)以下溫度，不勻稱(chēng)的加熱主要產(chǎn)生熱應(yīng)力，超過(guò)相變溫度加熱不勻稱(chēng)，還會(huì)產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性，既產(chǎn)生組織應(yīng)力。因此加熱速度越快，模具表面與心部的溫度差別越大，應(yīng)力也越大，模具熱處理后產(chǎn)生的變形也越大。

（2）預(yù)防措施：對(duì)簡(jiǎn)單模具在相