Zusammenfassung:

Aufgrund der großen Vielfalt und Spezifikationen, der komplexen Form und des niedrigen Oberflächenrauheitswertes ist die Herstellung von Formen schwierig. Die Verformung, die nach der Formwärmebehandlung erzeugt wird, beeinflusst die Qualität und Lebensdauer der Form ernsthaft. Sobald es während der Wärmebehandlung reißt, wird die Form verschrottet. Daher ist die Verringerung und Verhinderung von Formwärmebehandlungsverformungen und die Vermeidung von Rissen ein wichtiges Forschungsthema für Formwärmebehandlungsarbeiter. Dieser Artikel geht kurz auf die häufigen Verformungs- und Rissfehler von Formen während der Wärmebehandlung ein, analysiert die Gründe für ihr Auftreten und schlägt vorbeugende Maßnahmen vor.

Entwurf 1.Reasonable und richtige Materialauswahl

Teil.1

rationale Gestaltung

Die Form wird hauptsächlich nach Nutzungsanforderungen entworfen, und ihre Struktur kann oft keine vollständige Rationalität und einheitliche Symmetrie erreichen. Dies erfordert, dass Konstrukteure effektive Maßnahmen ergreifen, während sie Formen entwerfen, ohne ihre Leistung zu beeinträchtigen, und dass sie möglichst auf den Herstellungsprozess, die strukturelle Rationalität und die geometrische Symmetrie achten.

(1) Vermeiden Sie scharfe Ecken und Abschnitte mit signifikanten Dickenunterschieden

Schnitte, dünne Kanten und scharfe Ecken mit unterschiedlicher Dicke sollten vermieden werden. Der Übergang sollte glatt an der Kreuzung von Dicke und Dicke der Form sein. Dies kann die Temperaturdifferenz des Formquerschnitts effektiv reduzieren, thermische Spannung reduzieren und auch die verschiedenen zeitlichen Veränderungen in der Mikrostrukturtransformation auf dem Querschnitt verringern, wodurch die Mikrostrukturspannung reduziert wird. Abbildung 1 zeigt die Form mit Übergangsfilets und Übergangskegeln.

(2) Prozesslöcher angemessen vergrößern

Für einige Formen, die keinen gleichmäßigen und symmetrischen Querschnitt garantieren können, ist es notwendig, das Durchgangsloch in ein Durchgangsloch zu ändern oder einige Prozesslöcher angemessen hinzuzufügen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

Abbildung 3a zeigt eine konkave Form mit schmalem Hohlraum, die eine Verformung erfährt, wie die gestrichelte Linie nach dem Abschrecken zeigt. Wenn während des Entwurfs zwei Prozesslöcher hinzugefügt werden können (wie in Abbildung 3b gezeigt), wird die Temperaturdifferenz des Querschnitts während des Abschreckvorgangs reduziert, die thermische Spannung reduziert und die Verformungssituation deutlich verbessert.

Abbildung 4 ist auch ein Beispiel für die Erhöhung von Prozesslöchern oder die Umwandlung von Nicht-Durchgangslöchern in Durchgangslöcher, die die erhöhte Rissempfindlichkeit aufgrund ungleichmäßiger Dicke verringern können.

(3) Versuche möglichst geschlossene und symmetrische Strukturen zu verwenden

Wenn die Formform eine offene oder asymmetrische Struktur ist, ist die Spannungsverteilung nach dem Abschrecken ungleichmäßig und leicht verformt. Daher ist es für rillenförmige Formen, die anfällig für Verformungen sind, ratsam, Rippen vor dem Abschrecken zu verlassen und sie nach dem Abschrecken abzuschneiden. Das in Abbildung 5 gezeigte nutförmige Werkstück, das ursprünglich bei R nach dem Abschrecken verformt wurde, kann durch Hinzufügen von Rippen (der schattierte Teil in Abbildung 5) eine Abschreckverformung effektiv verhindern.

(4) Einführung eines modularen Aufbaus

Für die große konkave Matrize mit komplexer Form und Größe> 400mm und der Stempel mit kleiner Dicke und großer Länge, ist es besser, eine kombinierte Struktur anzunehmen, die die Komplexität vereinfachen, die Größe reduzieren und die innere Oberfläche des Würfels auf die äußere Oberfläche ändern kann, die nicht nur für kalte und heiße Verarbeitung bequem ist, sondern auch effektiv Verformung und Risse reduzieren kann.

Bei der Auslegung einer kombinierten Struktur ist es im Allgemeinen notwendig, sie nach den folgenden Prinzipien zu zerlegen, ohne die Passgenauigkeit zu beeinträchtigen: (1) Stellen Sie die Dicke ein, um sicherzustellen, dass der Querschnitt der Form mit signifikanten Unterschieden nach der Zersetzung grundsätzlich einheitlich ist.

(2) Zersetzen Sie in Bereichen, die anfällig für Spannungskonzentration sind, verteilen Sie Stress und verhindern Sie Risse.

(3) Koordinieren Sie mit Prozesslöchern, um symmetrische Struktur sicherzustellen.

(4) Es ist für kalte und heiße Arbeit und Montage bequem.

(5) Das Wichtigste ist, die Benutzerfreundlichkeit zu gewährleisten.

Wie in Abbildung 6 gezeigt, handelt es sich um eine große konkave Form. Wenn eine integrale Struktur verwendet wird, ist es nicht nur schwierig, Wärme zu behandeln, sondern auch die Schrumpfung des Formhohls nach dem Abschrecken inkonsistent, was sogar konkave und konvexe Kanten und ebene Verzerrungen verursachen kann, und es ist schwierig, in der zukünftigen Verarbeitung zu beheben. Daher kann eine kombinierte Struktur verwendet werden. Gemäß der gestrichelten Linie in Abbildung 6 ist es in vier Teile unterteilt, die nach Wärmebehandlung montiert und geformt werden, geschliffen und dann aufeinander abgestimmt werden. Dies vereinfacht nicht nur die Wärmebehandlung, sondern löst auch das Problem der Verformung.

Teil.2

Richtige Materialauswahl

Die Verformung und Rissbildung während der Wärmebehandlung hängen eng mit dem verwendeten Stahl und seiner Qualität zusammen, so dass es notwendig ist, die Leistungsanforderungen der Form zu erfüllen. Unter Berücksichtigung von Faktoren wie Formgenauigkeit, Struktur und Größe sowie Art, Menge und Verarbeitungsmethode des verarbeiteten Objekts sollte eine angemessene Auswahl getroffen werden. Wenn es keine Verformungs- und Genauigkeitsanforderungen für allgemeine Formen gibt, kann Kohlenstoffwerkzeugstahl verwendet werden, um Kosten zu senken; Für Teile, die anfällig für Verformung und Risse sind, kann legierter Werkzeugstahl mit höherer Festigkeit und langsamerer kritischer Abschreckungskühlrate ausgewählt werden; Abbildung 7 zeigt ein elektronisches Bauteil Stanzwerkzeug. Der ursprüngliche T10A-Stahl wurde verwendet, und die wasserabgeschreckte Ölkaltverformung war groß und leicht zu knacken, während der Alkalibad abgeschreckte Hohlraum nicht einfach zu härten war. Wir verwenden jetzt 9Mn2V Stahl oder CrWMn Stahl, der die Anforderungen für Abschreckhärte und Verformung erfüllen kann.

Daraus kann man sehen, dass, wenn die Verformung der Form aus Kohlenstoffstahl die Anforderungen nicht erfüllen kann, der Wechsel zu legiertem Stahl wie 9Mn2V Stahl oder CrWMn Stahl, obwohl die Materialkosten etwas höher sind, die Probleme der Verformung und des Risses löst und insgesamt noch kosteneffektiv ist.

Bei der richtigen Auswahl von Materialien ist es auch notwendig, die Inspektion und das Management von Rohstoffen zu verstärken, um Schimmelwärmebehandlungsrisse zu verhindern, die durch Rohstoffdefekte verursacht werden.

Teil.3

Technische Bedingungen angemessen formulieren

Eine vernünftige Formulierung technischer Bedingungen (einschließlich Härteanforderungen) ist eine wichtige Möglichkeit, Abschreckverformungen und Risse zu verhindern. Lokale Härtung oder Oberflächenhärtung kann die Anwendungsanforderungen erfüllen, und Gesamtabschrecken sollte so weit wie möglich vermieden werden. Bei allgemeinen Abschreckformen können lokale Anforderungen gelockert und Konsistenz sollte so weit wie möglich vermieden werden. Bei Formen mit hohen Kosten oder komplexen Strukturen, wenn die Wärmebehandlung nur schwer technische Anforderungen erfüllen kann, sollten technische Bedingungen geändert und Anforderungen, die wenig Einfluss auf die Lebensdauer haben, angemessen gelockert werden, um Verschrottung durch Mehrfachreparaturen zu vermeiden.

Für die gewählte Stahlsorte kann die maximale Härte, die sie erreichen kann, nicht als die technischen Bedingungen verwendet werden, die während der Konstruktion angegeben werden. Denn die höchste Härte wird oft mit kleinen Proben begrenzter Größe gemessen, was sich stark von der Härte unterscheidet, die durch größere Formen der tatsächlichen Größe erreicht werden kann. Aufgrund der Tatsache, dass das Streben nach der höchsten Härte oft eine Erhöhung der Abschreckungskühlrate erfordert, wodurch die Tendenz zum Abschrecken von Verformungen und Rissen erhöht wird, kann die Verwendung höherer Härte als technische Bedingung auch für kleinere Formen bestimmte Schwierigkeiten bei der Wärmebehandlung mit sich bringen. Kurz gesagt, Konstrukteure sollten vernünftigerweise praktische und praktikable technische Bedingungen basierend auf ihrer Leistung und der gewählten Stahlsorte entwickeln. Wenn Sie Härteanforderungen für die ausgewählte Stahlsorte vorschlagen, sollte auch der Härtebereich vermieden werden, der Temperbrüchigkeit erzeugt.

2.Reasonly ordnen Sie den Prozessfluss an

Korrekte Handhabung des Verhältnisses zwischen Bearbeitung und Wärmebehandlung, vernünftige Anordnung des Prozessflusses und enge Zusammenarbeit zwischen Kalt- und Warmbearbeitung sind effektive Maßnahmen, um die Verformung der Düsenwärmebehandlung zu reduzieren.

Teil.1

Der Schlüssel zur vernünftigen Anordnung von Prozessflüssen

Die Verformung einiger Formen kann nicht allein aus der Perspektive der Wärmebehandlung gelöst werden, aber wenn wir unsere Denkweise ändern und vom gesamten Prozessablauf ausgehen, können wir oft unerwartete Ergebnisse erzielen. Abbildung 8 zeigt eine halbrunde Form, die aufgrund ihrer asymmetrischen Form beim Abschrecken erhebliche Verzerrungen und Verformungen aufweist. Wenn ein Kreisring vor dem Abschrecken zu einem Ganzen bearbeitet und dann mit einer Sägeblattschleifscheibe nach der Wärmebehandlung in zwei Stücke geschnitten wird, kann dies nicht nur Kosten senken, sondern auch Verformungen reduzieren.

Teil.2

Reserve Bearbeitungszulage basierend auf Eigenschaften

Deformationen sind während der Verarbeitung unvermeidlich. Wenn die Verformungseigenschaften erfasst und Bearbeitungszulagen vernünftigerweise reserviert werden können, können nicht nur Wärmebehandlungsvorgänge vereinfacht werden, sondern auch die Arbeitsbelastung der nachfolgenden mechanischen Bearbeitung, insbesondere des Schleifens, reduziert werden. Abbildung 9 zeigt eine Formform aus 45-Stahl. Nach der Wärmebehandlung neigt das Innenloch dazu, sich auszudehnen, daher sollten negative Toleranzen während der mechanischen Verarbeitung im Voraus reserviert werden, um sicherzustellen, dass die Wärmebehandlung die Konstruktionsanforderungen erfüllt.

Für Formen, die Größe und Richtung der Verformung nicht im Voraus vorhersagen können, kann ein Probeabschrecken durchgeführt werden, bevor der Hohlraum auf die Bemessungsgröße bearbeitet wird, und entsprechende Bearbeitungszulagen können basierend auf ihren Verformungseigenschaften reserviert werden.

Teil.3

Notwendige stresslindernde Glühen oder Alterungsbehandlung

Bei Präzisionsformen kann die durch Schneiden oder Schleifen erzeugte Spannung zu Verformungen und Rissen führen. Daher kann das Hinzufügen von spannungsabhängigem Glühen oder Alterungsbehandlungen im Prozess oft die Verformung erheblich reduzieren und Rissbildung verhindern. Zum Beispiel für Formen mit schlanken Wellen und komplexen Formen wird nach der Grobbearbeitung ein spannungsabhängiges Glühen durchgeführt, um Schnittspannungen zu beseitigen, was sehr effektiv ist, um Abschreckverformungen zu reduzieren. Zum Beispiel kann für einige Formen, die Präzisionsschleifen erfordern, ein Alterungsprozess nach Wärmebehandlung und Grobschleifen angeordnet werden, um Schleifspannungen zu beseitigen, Größe zu stabilisieren und Verformungen und Risse zu verhindern.

3.Reasonable Schmieden und Vorwärmbehandlung

Die Bandstruktur und Bauteilsegregation in Stahl verursachen oft ungleichmäßige Verformung der Form, und der Zustand der Matrixstruktur vor dem Abschrecken kann auch die spezifische Volumenunterschiede der Form vor und nach dem Abschrecken beeinflussen. Unter bestimmten Bedingungen wird die Qualität der ursprünglichen Struktur aus Stahl der Hauptfaktor, der die Wärmebehandlungsverformung beeinflusst. Um die Abschreckverformung zu reduzieren, sollte neben wirksamen Maßnahmen während des Abschreckvorgangs auch die Mikrostruktur des Stahls vor dem Abschrecken angemessen kontrolliert werden.

Teil.1

Angemessenes Schmieden

Die Praxis hat bewiesen, dass vernünftiges Schmieden der Schlüssel zur Reduzierung der Wärmebehandlungsverformung und zur Gewährleistung einer längeren Lebensdauer der Form ist. Besonders wichtig für legierte Stähle wie CrWMn, Cr12 und Cr12MoV Stähle. Die Voraussetzung für diese Art von Stahl, um eine geringe Verformung zu erreichen, ist, dass es vollständig geschmiedet wurde, um den Grad der Hartmetallsegregation innerhalb des Stahls zu minimieren. Daher ist es notwendig, den Schmiedeprozess in den folgenden fünf Schritten korrekt zu steuern:

(1) Das Schmiedeverfahren erfordert mehrere Schmiedestücke zu bilden, und im Allgemeinen sollte hochlegierter Stahl nicht weniger als dreimal gebildet werden, um sicherzustellen, dass die Karbide gebrochen und gleichmäßig verteilt werden.

(2) Das Schmiedeverhältnis muss ein bestimmtes Schmiedeverhältnis haben, wie das gesamte Schmiedeverhältnis von hochlegiertem Stahl, das im Allgemeinen 8-10 ist.

(3) Die Heizrate erwärmt sich langsam bis etwa 800 ℃, und erwärmt sich dann langsam bis 1100-1150 ℃. Während des Heizvorgangs sollte der Rohling häufig umgedreht werden, um eine gleichmäßige Erwärmung und eine gründliche Verbrennung zu gewährleisten.

(4) Kontrolle der endgültigen Schmiedetemperatur. Wenn die endgültige Schmiedetemperatur zu hoch ist, ist die Korngröße leicht zu wachsen und die Leistung wird schlecht (wenn die endgültige Schmiedetemperatur zu niedrig ist, nimmt die Plastizität ab, und die gebündelte Struktur ist leicht zu bilden und es ist auch leicht zu brechen).

Teil.2

Vorwärmbehandlung

Die Verformung und Rissbildung der Form hängen nicht nur mit der während des Abschreckvorgangs erzeugten Spannung zusammen, sondern auch mit der ursprünglichen Struktur und der Restinnenspannung vor dem Abschrecken. Daher muss eine notwendige Vorwärmbehandlung am Formblank durchgeführt werden.

Im Allgemeinen sind kleinere Formen aus T7- und T8-Stahl anfällig für Volumenerweiterung während des Abschreckens. Wenn die Abschreck- und Anlassbehandlung im Voraus durchgeführt wird, um eine größere temperierte Sorbitstruktur als das Volumen zu erhalten, kann die Abschreckverformung reduziert werden. Für größere Formen aus kohlenstoffreichem Stahl T10 und T12, die während des Abschreckens zu Volumenschrumpfung neigen, sollte sphäroidisierendes Glühen verwendet werden, um bessere Ergebnisse als Abschrecken und Anlassen zu erzielen.

Für niedriglegierten Werkzeugstahl hat das Anordnen einer Abschreck- und Anlassbehandlung nach mechanischer Bearbeitung, um Legierungskarbide gleichmäßig zu verteilen, einen guten Effekt auf die Verbesserung der Struktur und Beseitigung der negativen Auswirkungen des Schmiedens und der ursprünglichen Struktur. Die Quench- und Anlassbehandlung kann gleichmäßig verteilte Karbide und feinkörnige Sorbitstruktur erhalten, wodurch das spezifische Volumen der ursprünglichen Struktur erhöht wird, was nicht nur die mechanischen Eigenschaften des Stahls verbessert, sondern auch hilft, Verformungen zu reduzieren. Für Formen aus hochlegiertem Werkzeugstahl (wie Hochchromstahl) treten nach dem Abschrecken und Anlassen unterschiedliche Schrumpfgrade während des Abschreckens auf. Daher, wenn die Hochtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemperaturtemper

Die Verwendung von vorgehärtetem und gehärtetem legiertem Baustahl kann eine höhere Härte erreichen und die spezifische Volumenänderung während des Abschreckens reduzieren, was für die Verringerung der Abschreckverformung und des Risses vorteilhaft ist. Die Verwendung von Niedertemperaturglühen, um kalte Arbeitsbelastungen in Formen zu beseitigen, ist einfacher als Abschrecken und Anlassen Behandlung, mit kürzeren Zyklen und weniger Oxidation, und verschiedene Materialien können mit dem gleichen Prozess behandelt werden.

Um das durch schlechtes Schmieden erzeugte Karbidnetz zu beseitigen und die Tiefe der abgeschreckten Schicht zu erhöhen, kann eine normalisierende Behandlung verwendet werden.

Zusammenfassend sollten verschiedene Vorwärmebehandlungen den Expansions- und Kontraktionsgesetzen der Form folgen, die ursprüngliche Struktur voreinstellen und mechanische Verarbeitungsspannungen beseitigen, um Verformung und Rissbildung zu reduzieren.

4.Adopting vernünftige Wärmebehandlungsprozesse

Um die Abschreckverformung von Werkstücken zu reduzieren und zu verhindern, müssen neben einer vernünftigen Auslegung der Werkstücke, der Materialauswahl, der Formulierung technischer Anforderungen für die Wärmebehandlung und der korrekten Warmbearbeitung (Gießen, Schmieden, Schweißen) und der Vorwärmbehandlung von Werkstücken vor allem folgende Aspekte in Bezug auf die Wärmebehandlung beachtet werden:

(1) Angemessene Auswahl der Heiztemperatur

Unter der Prämisse der Sicherstellung der Abschreckhärte wird im Allgemeinen empfohlen, eine niedrigere Abschrecktemperatur so weit wie möglich zu wählen. Für einige Formen aus hochkohlenstofflegiertem Stahl (wie CrWMn, Cr12Mo Stahl) kann jedoch der Mspunkt reduziert werden und der Restaustenitgehalt kann erhöht werden, indem die Abschrecktemperatur angemessen erhöht wird, um Abschreckdeformation zu kontrollieren. Darüber hinaus kann bei Formen aus kohlenstoffreichem Stahl mit größerer Dicke die Abschrecktemperatur auch angemessen erhöht werden, um das Auftreten von Abschreckrissen zu verhindern. Bei Formen, die anfällig für Verformung und Risse sind, sollte vor dem Abschrecken auch spannungsfreundliches Glühen durchgeführt werden.

(2) Angemessene Heizung

Eine gleichmäßige Erwärmung sollte so weit wie möglich erreicht werden, um die thermische Belastung während des Heizens zu reduzieren. Für Formen aus hochlegiertem Stahl mit großem Querschnitt, komplexer Form und hohen Verformungsanforderungen sollte im Allgemeinen Vorwärmen oder Begrenzung der Heizgeschwindigkeit durchgeführt werden.

(3) Richtige Auswahl der Kühlmethode und des Kühlmediums

Versuchen Sie, Vorkühlung, abgestufte Abschreckung und abgestufte Abkühlung Methoden so weit wie möglich zu wählen. Vorkühlung Abschrecken hat einen guten Effekt auf die Verringerung der Verformung von schlanken oder dünnen Formen und kann eine Rolle bei der Verringerung der Verformung bis zu einem gewissen Grad für Formen mit signifikanten Dickenunterschieden spielen. Für Formen mit komplexen Formen und deutlich unterschiedlichen Querschnitten ist es besser, abgestuftes Abschrecken zu verwenden. Wenn Hochgeschwindigkeitsstahl in Stufen bei 580-620 ℃ abgeschreckt wird, werden Abschreckungsformation und Rissbildung grundsätzlich vermieden.

(4) Greifen Sie die Methode des Abschreckens richtig

Wählen Sie die Methode zum Abschrecken des Werkstücks in das Medium richtig aus, um sicherzustellen, dass die Form die gleichmäßigste Kühlung erhält und das Kühlmedium entlang der Richtung des minimalen Widerstands eintritt und die langsamste Kühlfläche in Richtung der Flüssigkeit bewegt. Wenn die Form unter dem Ms-Punkt abkühlt, sollte sie aufhören, sich zu bewegen. Zum Beispiel sollte für Formen mit ungleichmäßiger Dicke der dickere Teil zuerst abgeschreckt werden; Bei Werkstücken mit großen Querschnittsänderungen kann die Verformung der Wärmebehandlung durch Hinzufügen von Prozesslöchern, Reserven von Verstärkungsrippen und Stopfen von Asbest in die Löcher reduziert werden; Bei Werkstücken mit konkaven und konvexen Oberflächen oder Durchgangslöchern sollten die konkaven Flächen und Löcher nach oben abgeschreckt werden, um Blasen aus den Durchgangslöchern zu entfernen.