Riassunto:

A causa della grande varietà e specifiche, della forma complessa e del basso valore di rugosità superficiale, la produzione di stampi è difficile. La deformazione generata dopo il trattamento termico della muffa influenzerà seriamente la qualità e la durata dello stampo. Una volta che si crepa durante il trattamento termico, causerà la muffa da rottamare. Pertanto, ridurre e prevenire la deformazione del trattamento termico della muffa ed evitare la sua incrinatura è un argomento importante di ricerca per i lavoratori del trattamento termico della muffa. Questo articolo approfondisce brevemente i comuni difetti di deformazione e fessurazione degli stampi durante il trattamento termico, analizza le ragioni della loro comparsa e propone misure preventive.

1. Progettazione ragionevole e selezione corretta del materiale

Parte 1

progettazione razionale

Lo stampo è progettato principalmente secondo i requisiti di utilizzo e la sua struttura spesso non può raggiungere la razionalità completa e la simmetria uniforme. Ciò richiede ai progettisti di prendere misure efficaci durante la progettazione di stampi senza compromettere le loro prestazioni, e di prestare attenzione al processo di produzione, alla razionalità strutturale e alla simmetria geometrica il più possibile.

(1) Cercate di evitare angoli taglienti e sezioni con differenze significative di spessore

Le sezioni, i bordi sottili e gli angoli taglienti con spessore variabile dovrebbero essere evitati. La transizione dovrebbe essere liscia alla giunzione di spessore e spessore dello stampo. Ciò può ridurre efficacemente la differenza di temperatura della sezione trasversale dello stampo, ridurre lo stress termico e anche ridurre i diversi cambiamenti temporali nella trasformazione della microstruttura sulla sezione trasversale, riducendo così lo stress della microstruttura. La figura 1 mostra lo stampo utilizzando filetti di transizione e coni di transizione.

(2) Aumentare opportunamente i fori di processo

Per alcuni stampi che non possono garantire una sezione trasversale uniforme e simmetrica, è necessario cambiare il foro passante in un foro passante o aggiungere alcuni fori di processo in modo appropriato senza intaccare le prestazioni.

La figura 3a mostra uno stampo concavo con una cavità stretta, che subisce deformazione come mostrato dalla linea tratteggiata dopo l'estinzione. Se durante la progettazione possono essere aggiunti due fori di processo (come mostrato nella figura 3b), la differenza di temperatura della sezione trasversale durante il processo di tempra viene ridotta, lo stress termico viene ridotto e la situazione di deformazione è significativamente migliorata.

La figura 4 è anche un esempio di aumento dei fori di processo o di conversione dei fori non passanti in fori passanti, che possono ridurre l'aumentata sensibilità di fessurazione dovuta allo spessore irregolare.

(3) Cercate di utilizzare il più possibile strutture chiuse e simmetriche

Quando la forma dello stampo è una struttura aperta o asimmetrica, la distribuzione dello sforzo dopo la tempra è irregolare e facilmente deformata. Pertanto, per gli stampi a forma di scanalatura che sono inclini a deformazioni, è consigliabile lasciare le costole prima della tempra e quindi tagliarle dopo la tempra. Il pezzo a forma di scanalatura mostrato nella figura 5, che è stato originariamente deformato a R dopo la tempra, può efficacemente prevenire la deformazione di tempra aggiungendo costole (la parte ombreggiata nella figura 5).

(4) Adottare una struttura modulare

Per la grande matrice concava con forma e dimensione complesse> 400mm e il punzone con piccolo spessore e grande lunghezza, è meglio adottare una struttura combinata, che può semplificare la complessità, ridurre le dimensioni e cambiare la superficie interna dello stampo alla superficie esterna, che non è solo conveniente per l'elaborazione fredda e calda, ma anche può efficacemente ridurre la deformazione e la crepatura.

Quando si progetta una struttura combinata, è generalmente necessario decomporla secondo i seguenti principi senza influire sulla precisione di montaggio: (1) regolare lo spessore per garantire che la sezione trasversale dello stampo con differenze significative sia fondamentalmente uniforme dopo la decomposizione.

(2) Decomporre nelle aree soggette alla concentrazione di stress, disperdere lo stress e prevenire le crepe.

(3) Coordinare con i fori di processo per garantire la struttura simmetrica.

(4) È conveniente per il lavoro freddo e caldo e l'assemblaggio.

(5) La cosa più importante è garantire usabilità.

Come mostrato nella Figura 6, è un grande stampo concavo. Se viene utilizzata una struttura integrale, non solo è difficile trattare il calore, ma anche il restringimento della cavità dello stampo è incoerente dopo la tempra, che può anche causare bordi concavi e convessi e distorsione piana ed è difficile da correggere nella lavorazione futura. Pertanto, una struttura combinata può essere utilizzata. Secondo la linea tratteggiata nella figura 6, è divisa in quattro parti, che sono assemblate e formate dopo il trattamento termico, macinate e poi abbinate. Questo non solo semplifica il trattamento termico, ma risolve anche il problema della deformazione.

Parte 2

Selezione corretta del materiale

La deformazione e la fessurazione durante il trattamento termico sono strettamente correlate all'acciaio utilizzato e alla sua qualità, quindi è necessario soddisfare i requisiti di prestazione dello stampo. Tenendo conto di fattori quali l'accuratezza, la struttura e le dimensioni della muffa, nonché la natura, la quantità e il metodo di elaborazione dell'oggetto elaborato, dovrebbe essere effettuata una selezione ragionevole. Se non ci sono requisiti di deformazione e precisione per stampi generali, l'acciaio per utensili al carbonio può essere utilizzato per ridurre i costi; Per le parti che sono soggette a deformazione e crepe, può essere selezionato l'acciaio legato per utensili con maggiore resistenza e velocità di raffreddamento critica più lenta; La figura 7 mostra un dado elettronico di stampaggio dei componenti. L'acciaio originale T10A è stato utilizzato e la deformazione fredda dell'olio temprato ad acqua era grande e facile da rompere, mentre la cavità temprata dal bagno alcalino non era facile da indurire. Ora stiamo usando acciaio 9Mn2V o acciaio CrWMn, che può soddisfare i requisiti per durezza e deformazione di tempra.

Da questo, si può vedere che quando la deformazione dello stampo in acciaio al carbonio non può soddisfare i requisiti, passare all'acciaio legato come l'acciaio 9Mn2V o l'acciaio CrWMn, anche se il costo del materiale è leggermente più alto, risolve i problemi di deformazione e fessurazione e, nel complesso, è ancora conveniente.

Mentre si seleziona correttamente i materiali, è anche necessario rafforzare l'ispezione e la gestione delle materie prime per prevenire le crepe del trattamento termico della muffa causate da difetti della materia prima.

Parte 3

Formulare ragionevoli condizioni tecniche

Una formulazione ragionevole delle condizioni tecniche (compresi i requisiti di durezza) è un modo importante per prevenire deformazioni e crepe di tempra. L'indurimento locale o l'indurimento superficiale possono soddisfare i requisiti di utilizzo e la tempra generale dovrebbe essere evitata il più possibile. Per gli stampi di tempra generali, i requisiti locali possono essere rilassati e la consistenza dovrebbe essere evitata il più possibile. Per stampi con costi elevati o strutture complesse, quando il trattamento termico è difficile da soddisfare i requisiti tecnici, le condizioni tecniche devono essere modificate e i requisiti che hanno un impatto limitato sulla durata dovrebbero essere opportunamente allentati per evitare rottami a causa di riparazioni multiple.

Per il grado di acciaio selezionato, la durezza massima che può raggiungere non può essere utilizzata come condizioni tecniche specificate durante la progettazione. Perché la durezza più elevata è spesso misurata utilizzando piccoli campioni di dimensioni limitate, che differisce notevolmente dalla durezza che può essere raggiunta da stampi più grandi di dimensioni reali. A causa del fatto che il perseguimento della durezza più elevata richiede spesso di aumentare la velocità di raffreddamento di tempra, aumentando così la tendenza alla deformazione di tempra e screpolatura, l'utilizzo di durezza più elevata come condizione tecnica può portare alcune difficoltà alle operazioni di trattamento termico anche per stampi più piccoli. In breve, i progettisti dovrebbero ragionevolmente sviluppare condizioni tecniche pratiche e realizzabili in base alle loro prestazioni e alla qualità di acciaio selezionata. Inoltre, quando si propongono requisiti di durezza per il grado di acciaio selezionato, si dovrebbe evitare anche la gamma di durezza che produce fragilità della tempra.

2.Reasonly organizzare il flusso di processo

La corretta gestione del rapporto tra lavorazione e trattamento termico, la disposizione ragionevole del flusso di processo e la stretta cooperazione tra lavorazione a freddo e a caldo sono misure efficaci per ridurre la deformazione del trattamento termico dello stampo.

Parte 1

La chiave per organizzare ragionevolmente i flussi di processo

La deformazione di alcuni stampi non può essere risolta esclusivamente dal punto di vista del trattamento termico, ma se cambiamo la nostra modalità di pensiero e partiamo dall'intero flusso di processo, spesso possiamo ottenere risultati inaspettati. La figura 8 mostra uno stampo semicircolare, che presenta notevoli distorsioni e deformazioni durante la tempra a causa della sua forma asimmetrica. Se un anello circolare viene lavorato in un intero prima della tempra e poi tagliato in due pezzi con una mola per la lama di sega dopo il trattamento termico, non solo può ridurre i costi, ma anche ridurre la deformazione.

Parte 2

Riserva di margine di lavorazione in base alle caratteristiche

La deformazione è inevitabile durante la lavorazione. Se le caratteristiche di deformazione possono essere afferrate e le indennità di lavorazione possono essere ragionevolmente riservate, non solo le operazioni di trattamento termico possono essere semplificate, ma anche il carico di lavoro della successiva lavorazione meccanica, in particolare la rettifica, può essere ridotto. La figura 9 mostra uno stampo di formatura in acciaio 45. Dopo il trattamento termico, il foro interno tende ad espandersi, quindi le tolleranze negative dovrebbero essere riservate in anticipo durante la lavorazione meccanica per garantire che il trattamento termico soddisfi i requisiti di progettazione.

Per stampi che non possono prevedere in anticipo le dimensioni e la direzione della deformazione, è possibile eseguire una tempra di prova prima che la cavità sia lavorata alla dimensione di progetto e le corrispondenti indennità di lavorazione possono essere riservate in base alle loro caratteristiche di deformazione.

Parte 3

Trattamento necessario per alleviare lo stress ricottura o invecchiamento

Per gli stampi di precisione, lo stress generato dal taglio o dalla rettifica può causare deformazioni e crepe. Pertanto, l'aggiunta di un trattamento di ricottura o invecchiamento che allevia lo stress nel processo può spesso ridurre significativamente la deformazione e prevenire le crepe. Ad esempio, per stampi con alberi sottili e forme complesse, una ricottura per alleviare lo stress viene eseguita dopo la lavorazione ruvida per eliminare lo stress di taglio, che è molto efficace nel ridurre la deformazione di tempra. Ad esempio, per alcuni stampi che richiedono la rettifica di precisione, un processo di trattamento di invecchiamento può essere organizzato dopo il trattamento termico e la rettifica ruvida per eliminare lo stress di macinazione, stabilizzare le dimensioni e prevenire deformazioni e incrinature.

3.Reasonable forgiatura e pre trattamento termico

La struttura a banda e la segregazione dei componenti in acciaio spesso causano deformazioni irregolari dello stampo e la condizione della struttura della matrice prima della tempra può anche influenzare la differenza di volume specifica dello stampo prima e dopo la tempra. In determinate condizioni, la qualità della struttura originale in acciaio diventa il fattore principale che influenza la deformazione del trattamento termico. Al fine di ridurre la deformazione della tempra, oltre ad adottare misure efficaci durante il processo di tempra, occorre controllare adeguatamente anche la microstruttura dell'acciaio prima della tempra.

Parte 1

Forgiatura ragionevole

La pratica ha dimostrato che la forgiatura ragionevole è la chiave per ridurre la deformazione del trattamento termico e garantire una durata più lunga dello stampo. Particolarmente importante per gli acciai legati come CrWMn, Cr12 e Cr12MoV acciai. La premessa per questo tipo di acciaio per ottenere bassa deformazione è che è stato completamente forgiato per ridurre al minimo il grado di segregazione del carburo all'interno dell'acciaio. Pertanto, è necessario controllare correttamente il processo di forgiatura nei seguenti cinque passaggi:

(1) Il metodo di forgiatura richiede la formazione di più forgiati e generalmente l'acciaio ad alta lega dovrebbe essere formato non meno di tre volte per garantire che i carburi siano rotti e distribuiti uniformemente.

(2) Il rapporto di forgiatura deve avere un certo rapporto di forgiatura, come il rapporto totale di forgiatura dell'acciaio ad alta lega, che è generalmente 8-10.

(3) Il tasso di riscaldamento riscalda lentamente fino a circa 800 ℃, e poi riscalda lentamente fino a 1100-1150 ℃. Durante il processo di riscaldamento, il vuoto dovrebbe essere capovolto frequentemente per garantire un riscaldamento uniforme e una combustione accurata.

(4) controllare la temperatura finale di forgiatura. Se la temperatura finale di forgiatura è troppo alta, la dimensione del grano è facile da crescere e le prestazioni diventano scarse (se la temperatura finale di forgiatura è troppo bassa, la plasticità diminuisce e la struttura a nastro è facile da formare ed è anche facile da fratturare).

Parte 2

Trattamento termico preliminare

La deformazione e la fessurazione dello stampo non sono solo legate allo stress generato durante il processo di tempra, ma anche alla struttura originale e alle sollecitazioni interne residue prima della tempra. Pertanto, il pre-trattamento termico necessario deve essere effettuato sullo stampo vuoto.

In generale, gli stampi più piccoli realizzati in acciaio T7 e T8 sono inclini all'espansione del volume durante la tempra. Se il trattamento di tempra e tempra viene eseguito in anticipo per ottenere una struttura di sorbite temperata più grande del volume, la deformazione di tempra può essere ridotta. Per gli stampi più grandi realizzati in acciaio ad alto tenore di carbonio T10 e T12, che sono inclini al restringimento del volume durante la tempra, la ricottura sferoidita dovrebbe essere adottata per ottenere risultati migliori rispetto al trattamento di tempra e tempra.

Per l'acciaio per utensili a bassa lega, organizzare un trattamento di tempra e tempra dopo l'elaborazione meccanica per distribuire uniformemente i carburi legati ha un buon effetto sul miglioramento della struttura ed eliminare gli effetti negativi della forgiatura e della struttura originale. Il trattamento di tranciatura e tempra può ottenere carburi uniformemente distribuiti e struttura sorbita a grana fine, aumentando il volume specifico della struttura originale, che non solo migliora le proprietà meccaniche dell'acciaio, ma aiuta anche a ridurre la deformazione. Per gli stampi in acciaio per utensili ad alta lega (come l'acciaio al cromo alto), dopo la tempra e la tempra, si verificheranno diversi gradi di restringimento durante la tempra. Pertanto, se la tempra ad alta temperatura nella tempra e nella tempra viene cambiata in trattamento di ricottura, risultati migliori possono essere ottenuti dopo la tempra.

L'uso dell'acciaio strutturale della lega pre-temprato e temperato può raggiungere una durezza più elevata e ridurre il cambiamento di volume specifico durante la tempra, che è utile per ridurre la deformazione di tempra e cracking. L'uso della ricottura a bassa temperatura per eliminare lo stress di lavoro a freddo negli stampi è più semplice del trattamento di tempra e tempra, con cicli più brevi e meno ossidazione e materiali diversi possono essere trattati utilizzando lo stesso processo.

Al fine di eliminare la rete di carburi generati dalla scarsa forgiatura e aumentare la profondità dello strato temprato, può essere utilizzato un trattamento normalizzante.

In sintesi, i vari pre-trattamenti termici dovrebbero seguire le leggi di espansione e contrazione dello stampo, pre-regolare la struttura originale ed eliminare lo stress meccanico di lavorazione per ridurre la deformazione e le crepe.

4.Adopting ragionevoli processi di trattamento termico

Al fine di ridurre e prevenire la deformazione di tempra dei pezzi in lavorazione, oltre alla progettazione ragionevole dei pezzi in lavorazione, la selezione dei materiali, la formulazione di requisiti tecnici per il trattamento termico e la corretta lavorazione a caldo (fusione, forgiatura, saldatura) e pre-trattamento termico dei pezzi in lavorazione, cosa più importante, è necessario prestare attenzione ai seguenti aspetti in termini di trattamento termico:

(1) Scelta ragionevole della temperatura di riscaldamento

Sotto la premessa di garantire la durezza di tempra, si raccomanda generalmente di scegliere una temperatura di tempra più bassa il più possibile. Tuttavia, per alcuni stampi in acciaio legato ad alto tenore di carbonio (come CrWMn, acciaio Cr12Mo), il punto Ms può essere ridotto e il contenuto residuo di austenite può essere aumentato aumentando opportunamente la temperatura di spegnimento per controllare la deformazione di spegnimento. Inoltre, per gli stampi in acciaio ad alto tenore di carbonio con spessore maggiore, la temperatura di tempra può anche essere opportunamente aumentata per evitare il verificarsi di crepe di tempra. Per gli stampi che sono inclini a deformazioni e crepe, la ricottura di alleggerimento dello stress dovrebbe essere eseguita anche prima della tempra.

(2) Riscaldamento ragionevole

Il riscaldamento uniforme dovrebbe essere raggiunto il più possibile per ridurre lo stress termico durante il riscaldamento. Per gli stampi in acciaio ad alta lega con grande sezione trasversale, forma complessa e requisiti di deformazione elevati, il preriscaldamento o la velocità di riscaldamento limitante dovrebbero essere generalmente eseguiti.

(3) Selezione corretta del metodo di raffreddamento e del mezzo di raffreddamento

Prova a scegliere il più possibile la tempra pre-raffreddamento, la tempra graduata e i metodi di raffreddamento graduati. La tempra pre-raffreddamento ha un buon effetto sulla riduzione della deformazione di stampi sottili o sottili e può svolgere un ruolo nella riduzione della deformazione in una certa misura per stampi con differenze significative di spessore. Per stampi con forme complesse e sezioni trasversali significativamente diverse, è meglio utilizzare tempra graduata. Se l'acciaio ad alta velocità viene temprato nelle fasi a 580-620 ℃, deformazione di tempra e fessurazione sono fondamentalmente evitati.

(4) afferrare correttamente il metodo di operazione di estinzione

Selezionare correttamente il metodo di tempra del pezzo nel mezzo per garantire che lo stampo riceva il raffreddamento più uniforme e entri nel mezzo di raffreddamento lungo la direzione della resistenza minima, spostando la superficie di raffreddamento più lenta verso il liquido. Quando lo stampo si raffredda sotto il punto Ms, dovrebbe smettere di muoversi. Ad esempio, per stampi con spessore irregolare, la parte più spessa dovrebbe essere estinta prima; Per i pezzi con grandi cambiamenti della sezione trasversale, la deformazione del trattamento termico può essere ridotta aggiungendo fori di processo, riservando costole di rinforzo e inserendo amianto nei fori; Per pezzi con superfici concave e convesse o fori passanti, le superfici concave e i fori devono essere temprati verso l'alto per rimuovere le bolle dai fori passanti.