Résumé:

En raison de nombreuses variétés et spécifications de moules, de formes complexes, de faibles valeurs de rugosité de surface et de grandes difficultés de fabrication. La déformation générée après le traitement thermique du moule affectera gravement la qualité et la durée de vie du moule. Une fois que des fissures apparaissent pendant le traitement thermique, elles entraînent la mise au rebut du moule. Par conséquent, réduire et prévenir la déformation du traitement thermique des moules et éviter leur fissuration est un sujet de recherche important pour les travailleurs du traitement thermique des moules. Cet article expose brièvement les défauts de déformation et de fissuration courants des moules lors des traitements thermiques, analyse les causes de leur apparition et propose des précautions.

1. Conception raisonnable, sélection correcte des matériaux

Partie 1

Conception rationnelle

Les moules sont principalement conçus en fonction des exigences d'utilisation et leur structure n'atteint souvent pas une symétrie parfaitement rationnelle et uniforme. Cela oblige le concepteur à prendre des mesures efficaces lors de la conception du moule sans compromettre ses performances et à prêter autant d'attention que possible au processus de fabrication, à la rationalité structurelle et à la symétrie géométrique.

(1) essayez d'éviter les coins pointus et les parties avec des différences significatives d'épaisseur

Les profilés, les bords minces et les coins pointus de différentes épaisseurs doivent être évités. A la jonction de l'épaisseur et de l'épaisseur du moule, la transition doit être lisse. Cela permet de réduire efficacement la différence de température de la Section du moule, de réduire les contraintes thermiques, mais aussi de réduire les différentes variations temporelles de transition microstructurale sur la section et donc les contraintes microstructurales. La figure 1 montre un moule utilisant des coins de transition et des cônes de transition.

(2) augmentation appropriée des trous de processus

Pour certains moules qui ne garantissent pas une symétrie uniforme de la section, il est nécessaire de changer les trous traversants en trous traversants ou d'ajouter de manière appropriée des trous de processus sans compromettre les performances.

La Figure 3A montre un moule concave à cavité étroite qui subit une déformation telle que représentée en pointillés après trempe. Si deux trous de procédé peuvent être ajoutés au cours de la conception (comme représenté sur la figure 3b), la différence de température de la section transversale au cours de la trempe est réduite, les contraintes thermiques sont réduites et la situation de déformation est considérablement améliorée.

La figure 4 est également un example d'ajout d'un trou de procédé ou de transformation d'un trou non traversant en trou traversant, ce qui peut réduire la sensibilité à la fissuration accrue due à une épaisseur inégale.

(3) essayez d'utiliser des structures symétriques fermées

Lorsque le moule est en forme de structure ouverte ou asymétrique, la répartition des contraintes après trempe n'est pas uniforme et se déforme facilement. Ainsi, pour un moule en forme de fente facilement déformable, il est recommandé de laisser des nervures avant la trempe, puis de les découper après la trempe. La pièce cannelée représentée sur la figure 5 se déforme initialement en R après trempe, ce qui permet d'éviter efficacement la déformation par trempe en ajoutant des nervures (parties hachurées sur la figure 5).

(4) avec la structure modulaire

Pour les grands moules concaves de formes et de dimensions complexes & gt; Les poinçons de 400 mm et de faible épaisseur et de grande longueur, de préférence avec une structure combinée, peuvent simplifier la complexité, réduire les dimensions et modifier la surface intérieure du moule en surface extérieure, ce qui facilite non seulement le traitement à chaud et à froid, mais réduit également efficacement la déformation et la fissuration.

Lors de la conception d'une structure combinée, il est généralement nécessaire de procéder à la décomposition selon les principes suivants sans compromettre la précision de l'ajustement: (1) ajuster l'épaisseur pour s'assurer que la Section du moule avec des différences significatives après la décomposition est sensiblement uniforme.

(2) Décomposition dans les zones sujettes à la concentration des contraintes, dispersion des contraintes et prévention de la fissuration.

(3) en harmonie avec le trou de processus, assurer la symétrie structurelle.

(4) Il est facile pour le traitement à froid, à chaud et l'assemblage.

(5) le plus important est d’assurer la disponibilité.

Comme le montre la figure 6, il s'agit d'un grand moule concave. Si l'on utilise une structure monolithique, non seulement le traitement thermique est difficile, mais le rétrécissement de la cavité de moule après trempe n'est pas cohérent, provoquant même des bords concaves et convexes et des déformations planes qui seront difficiles à corriger dans l'usinage futur. Une structure combinée peut donc être utilisée. Selon les traits pointillés de la figure 6, il est divisé en quatre parties, assemblées et moulées après traitement thermique, meulage, adaptation. Cela simplifie non seulement le traitement thermique, mais résout également les problèmes de déformation.

Partie 2

Le bon choix de matériaux

La déformation et la fissuration pendant le traitement thermique sont étroitement liées à l'acier utilisé et à sa qualité, il est donc nécessaire de répondre aux exigences de performance du moule. Un choix raisonnable doit être fait en tenant compte de facteurs tels que la précision du moule, la structure et les dimensions, ainsi que la nature, la quantité et la méthode de traitement des objets traités. Si le moule général n'a pas d'exigences de déformation et de précision, l'acier à outils au carbone peut être utilisé pour réduire les coûts; Pour les pièces facilement déformables et fissurées, il est possible de choisir des aciers à outils en alliage plus résistants et avec un refroidissement de trempe critique plus lent; La figure 7 montre un moule de poinçonnage de composants électroniques. En utilisant l'acier t10a d'origine, l'huile de trempe à l'eau a une grande déformation à froid et est facile à fissurer, tandis que la cavité de type trempe par bain alcalin n'est pas facile à durcir. Nous utilisons maintenant de l'acier 9mn2v ou de l'acier crwmn, qui peuvent répondre aux exigences de dureté et de déformation de trempe.

Il en résulte que lorsque la déformation du moule en acier au carbone ne répond pas aux exigences, le passage à un acier allié tel que l'acier 9mn2v ou l'acier crwmn, bien que le coût du matériau soit légèrement plus élevé, résout les problèmes de déformation et de fissuration et reste globalement rentable.

Tout en sélectionnant correctement les matériaux, il est également nécessaire de renforcer l'inspection et la gestion des matières premières pour éviter la fissuration du traitement thermique du moule en raison de défauts de matières premières.

Partie 3

Établissement rationnel des conditions techniques

La formulation rationnelle des conditions du procédé (y compris les exigences de dureté) est un moyen important d'éviter la déformation et la fissuration par trempe. La trempe locale ou la trempe de surface peut répondre aux exigences d'utilisation et la trempe globale doit être évitée autant que possible. Pour les moules de trempe monolithiques, les exigences locales peuvent être assouplies et la cohérence doit être évitée autant que possible. Pour les moules coûteux ou de structure complexe, lorsque le traitement thermique est difficile à satisfaire aux exigences techniques, les conditions techniques doivent être modifiées, les exigences qui ont peu d'impact sur la durée de vie doivent être assouplies de manière appropriée et la mise au rebut par de multiples réparations doit être évitée.

Pour les nuances d'acier sélectionnées, la dureté maximale qu'elles peuvent atteindre ne peut pas être considérée comme une condition technique spécifiée au moment de la conception. Parce que de petits échantillons de taille limitée sont souvent utilisés pour mesurer la dureté la plus élevée, ce qui est très différent de ce qui peut être atteint avec un moule plus grand de taille réelle. La poursuite de la dureté la plus élevée nécessitant généralement une augmentation de la vitesse de refroidissement de la trempe et donc de la tendance à la déformation et à la fissuration de la trempe, l'utilisation d'une dureté plus élevée comme condition technique peut entraîner certaines difficultés pour les opérations de traitement thermique, même pour des moules plus petits. En bref, les concepteurs devraient raisonnablement définir des conditions techniques pratiques et réalisables en fonction de leurs propriétés et de la nuance d'acier choisie. En outre, lors de la formulation des exigences de dureté de la nuance d'acier choisie, il convient également d'éviter les plages de dureté qui créent une fragilité à l'état trempé.

2. Organiser raisonnablement le processus de processus

Le traitement correct de la relation entre le traitement et le traitement thermique, l'Organisation rationnelle du processus et l'ajustement étroit du traitement à chaud et à froid sont des mesures efficaces pour réduire la déformation du traitement thermique du moule.

Partie 1

La clé d'un processus bien organisé

La déformation de certains moules ne peut pas être résolue uniquement du point de vue du traitement thermique, mais si nous changeons notre façon de penser, en partant de l'ensemble du processus, des résultats inattendus peuvent souvent être obtenus. La figure 8 montre un moule semi - circulaire qui, du fait de sa forme asymétrique, présente des déformations et des déformations importantes lors de la trempe. Si l'anneau est traité en un seul bloc avant la trempe, puis coupé en deux morceaux avec une meule à lame de scie après le traitement thermique, vous pouvez non seulement réduire les coûts, mais également réduire la déformation.

Partie 2

Réserver la marge de traitement selon les caractéristiques

Lors de l'usinage, la déformation est inévitable. Si l'on parvient à maîtriser les caractéristiques de déformation, le maintien raisonnable de la marge d'usinage permet non seulement de simplifier les opérations de traitement thermique, mais aussi de réduire la charge de travail des usinages ultérieurs, en particulier du meulage. La figure 9 montre un moule de formage en acier 45. Après le traitement thermique, les trous internes se dilatent facilement, de sorte que les tolérances négatives doivent être réservées à l'avance lors de l'usinage pour s'assurer que le traitement thermique est conforme aux exigences de conception.

Pour les moules pour lesquels il n'est pas possible de prévoir à l'avance la taille et l'orientation de la déformation, il est possible d'effectuer une trempe d'essai avant d'usiner la cavité aux dimensions prévues et de réserver la marge d'usinage correspondante en fonction de ses caractéristiques de déformation.

Partie 3

Recuit d'élimination de stress nécessaire ou traitement de vieillissement

Pour les moules de précision, les contraintes générées par la coupe ou le meulage peuvent provoquer des déformations et des fissures. Par conséquent, l'ajout d'un recuit d'élimination des contraintes ou d'un traitement de vieillissement dans le processus tend à réduire considérablement la déformation et à prévenir la fissuration. Par example, pour un moule à axe allongé et de forme complexe, un recuit de déformation est réalisé après ébauche pour éliminer les contraintes de coupe, ce qui est très efficace pour réduire les déformations de trempe. Par exemple, pour certains moules nécessitant un broyage de précision, un processus de traitement de vieillissement peut être organisé après un traitement thermique et un broyage grossier pour éliminer les contraintes de broyage, stabiliser les dimensions et empêcher la déformation et la fissuration.

3. Forgeage raisonnable et traitement de préchauffage

Le tissu de bande et la ségrégation de composition dans l'acier ont tendance à provoquer une déformation inégale du moule, et l'état du tissu de matrice avant la trempe affecte également la différence de volume spécifique avant et après la trempe du moule. Dans certaines conditions, la qualité de la structure originale dans l'acier devient le principal facteur affectant la déformation du traitement thermique. Afin de réduire la déformation de trempe, en plus de prendre des mesures efficaces pendant la trempe, la micro - Organisation de l'acier avant la trempe doit être correctement contrôlée.

Partie 1

Forgeage raisonnable

La pratique a prouvé que le forgeage raisonnable est la clé pour réduire la déformation du traitement thermique et garantir la durée de vie du moule. Il est particulièrement important pour les aciers alliés tels que crwmn, cr12 et Cr12MoV. Ce type d'acier atteint une faible déformation à condition qu'il ait été complètement forgé pour minimiser le degré de ségrégation des carbures à l'intérieur de l'acier. Il est donc nécessaire de contrôler correctement le processus de forgeage à partir des cinq étapes suivantes:

(1) La méthode de forgeage nécessite plusieurs pièces forgées pour former, l'acier fortement allié général doit être formé pas moins de trois fois pour assurer le carbure cassé et réparti uniformément.

(2) Le rapport de forgeage doit avoir un certain rapport de forgeage, par exemple, le rapport de forgeage total de l'acier fortement allié, généralement 8 - 10.

(3) La vitesse de chauffage se réchauffe lentement à environ 800 ℃, puis se réchauffe lentement à 1100 - 1150 ℃. Pendant le chauffage, l'ébauche doit être retournée fréquemment pour assurer un chauffage uniforme et une combustion complète.

(4) contrôle de la température finale de forgeage. Si la température de forgeage final est trop élevée, la taille des grains est facile à grandir et les performances deviennent mauvaises (si la pression de forgeage final est trop basse, la plasticité est réduite, le tissu en bande est facile à former et également facile à casser).

Partie 2

Traitement de préchauffage

La déformation et la fissuration du moule sont liées non seulement aux contraintes générées lors de la trempe, mais également aux tissus d'origine et aux contraintes internes résiduelles avant la trempe. Les ébauches de moules doivent donc subir le traitement de préchauffage nécessaire.

En général, les moules plus petits en acier T7 et T8 sont sujets à des dilatations volumétriques lors de la trempe. Les déformations de trempe peuvent être réduites si les traitements de trempe et de revenu sont effectués à l'avance pour obtenir une structure de pyrol rétrovolcanique plus volumineuse. Pour les moules plus grands en acier à haute teneur en carbone T10 et T12, qui sont sujets à un rétrécissement volumique lors de la trempe, un recuit de sphéroïdisation doit être appliqué pour obtenir un meilleur effet que le traitement de conditionnement.

Pour l'acier à outils faiblement allié, le traitement de conditionnement est effectué après le traitement mécanique, de sorte que les carbures d'alliage sont répartis uniformément, ce qui a un bon effet sur l'amélioration des tissus et l'élimination des effets néfastes du forgeage et des tissus d'origine. Le traitement de conditionnement permet d'obtenir des carbures uniformément répartis et des tissus soxotiques de granulométrie fine, augmentant le volume spécifique des tissus d'origine, ce qui améliore non seulement les propriétés mécaniques de l'acier, mais contribue également à réduire les déformations. Pour les moules en acier à outils fortement allié, tels que l'acier à haute teneur en chrome, après trempe et revenu, différents degrés de rétrécissement se produiront pendant la trempe. Ainsi, de meilleurs résultats peuvent être obtenus après trempe si le revenu à haute température dans le conditionnement est remplacé par un traitement de recuit.

L'utilisation d'aciers de construction en alliage préconditionné permet d'obtenir une dureté plus élevée et de réduire les variations de volume spécifique lors de la trempe, ce qui est bénéfique pour réduire les déformations et les fissures de trempe. L'utilisation d'un recuit cryogénique pour éliminer les contraintes de travail à froid dans le moule est plus simple que les traitements de trempe et de revenu, les cycles sont plus courts, l'oxydation est moindre et différents matériaux peuvent être traités avec le même processus.

Pour éliminer le réseau de carbures résultant d'un mauvais forgeage et augmenter la profondeur de la couche de trempe, on peut utiliser un traitement de normalisation.

En résumé, les différents traitements de préchauffage doivent suivre la loi de dilatation et de contraction du moule, effectuer un pré - ajustement de la structure originale et éliminer les contraintes d'usinage pour réduire la déformation et la fissuration.

4. Employez le processus raisonnable de traitement thermique

Pour réduire et prévenir la déformation par trempe de la pièce, en plus de la conception rationnelle de la pièce, du choix des matériaux, de la formulation des exigences techniques pour le traitement thermique, de la bonne exécution du traitement thermique de la pièce (coulée, forgeage, soudage) et du traitement de préchauffage, il est plus important de prêter attention aux problèmes suivants en ce qui concerne le traitement thermique:

(1) choix raisonnable de la température de chauffage

Sous réserve de la garantie de la dureté de trempe, il est généralement recommandé de choisir une température de trempe la plus basse possible. Cependant, pour certains moules en acier allié à haute teneur en carbone (tels que les aciers crwmn, cr12mo), la déformation de trempe peut être contrôlée en augmentant correctement la température de trempe, ce qui permet de réduire le point MS et d'augmenter la teneur en austénite résiduelle. De plus, pour des moules en acier à haute teneur en carbone de grande épaisseur, il est également possible d'augmenter convenablement la température de trempe pour éviter l'apparition de fissures de trempe. Pour les moules facilement déformables et fissurés, un recuit d'élimination des contraintes doit également être effectué avant la trempe.

(2) chauffage raisonnable

Un chauffage uniforme doit être réalisé autant que possible afin de réduire les contraintes thermiques pendant le chauffage. Pour les moules en acier fortement allié de grande section, de forme complexe et d'exigences de déformation élevées, le préchauffage ou la limitation de la vitesse de chauffage doivent généralement être effectués.

(3) Sélection correcte de la méthode de refroidissement et du moyen de refroidissement

Choisissez des méthodes de trempe à pré - froid, de trempe graduée et de refroidissement gradué autant que possible. La trempe pré - froide a un bon effet sur la réduction de la déformation des moules allongés ou minces, et peut jouer un rôle dans la réduction de la déformation dans une certaine mesure pour les moules avec de grandes différences d'épaisseur. Pour les moules de formes complexes et de sections sensiblement différentes, il est préférable d'utiliser une trempe graduée. Si l'acier à grande vitesse est trempé par étapes à 580 - 620 ℃, il est essentiellement possible d'éviter la déformation et la fissuration par trempe.

(4) Maîtriser correctement la méthode d'opération de trempe

La méthode de trempe de la pièce dans le milieu est correctement choisie pour assurer le refroidissement le plus uniforme du moule et l'entrée dans le milieu de refroidissement dans le sens de la résistance minimale, de sorte que la surface de refroidissement la plus lente se déplace vers le liquide. Lorsque le moule refroidit en dessous du point MS, il doit cesser de bouger. Par example, pour un moule dont l'épaisseur n'est pas uniforme, la partie la plus épaisse doit d'abord être trempée; Pour les pièces avec une grande variation de section transversale, la déformation du traitement thermique peut être réduite en ajoutant des trous de processus, en réservant des renforts, en bloquant l'amiante dans les trous; Pour les pièces avec des surfaces concaves et convexes ou des trous traversants, les surfaces concaves et les trous traversants doivent être trempés vers le haut pour éliminer les bulles d'air dans les trous traversants.