요약:

금형은 품종과 규격이 많고 모양이 복잡하며 표면의 조잡도가 낮아 제조가 어렵다.몰드 열처리 후 발생하는 변형은 몰드의 품질과 사용 수명에 심각한 영향을 줄 수 있습니다.일단 열처리 과정에서 균열이 생기면 금형이 폐기될 것이다.따라서 금형의 열처리 변형을 줄이고 방지하며 그 갈라짐을 피하는 것은 금형의 열처리 작업자의 중요한 연구 과제이다.본고는 금형이 열처리 과정에서 흔히 볼 수 있는 변형과 갈라짐 결함을 간략하게 논술하고 그 발생 원인을 분석하며 예방 조치를 제시했다.

1.설계가 합리적이고 재료 선택이 정확하다

섹션 1

합리적인 설계

금형은 주로 사용 요구에 따라 설계된 것으로 그 구조는 왕왕 완전히 합리적이고 균일한 대칭에 도달하지 못한다.따라서 설계자는 몰드를 설계할 때 성능에 영향을 주지 않고 효과적인 조치를 취해야 하며, 가능한 한 제조 공정, 구조 합리성, 기하학적 대칭성에 주의해야 한다.

(1) 뾰족한 구석과 두께에 현저한 차이가 있는 부분은 최대한 피한다

두께가 다른 폼 팩터, 얇은 모서리 및 뾰족한 각도는 피해야 합니다.변환은 몰드의 두께와 두께의 경계에서 매끄러워야 합니다.이는 금형 횡단면의 온도 차를 효과적으로 줄이고 열 응력을 낮출 수 있으며 횡단면에서 미시적 구조 전환의 서로 다른 시간 변화를 줄여 미시적 구조 응력을 낮출 수 있다.그림 1은 변환 필렛과 변환 원추를 사용하는 몰드를 보여 줍니다.

(2) 프로세스 구멍 적절히 증가

단면의 균일한 대칭을 보장하지 못하는 일부 몰드의 경우 성능에 영향을 주지 않고 통공을 통공으로 변경하거나 일부 공정공을 적당히 증가시켜야 한다.

그림 3a는 담금질 후 점선과 같은 변형이 발생하는 좁은 캐비티가 있는 다이 블록을 보여줍니다.설계 과정에서 두 개의 공정 구멍 (그림 3b 참조) 을 추가할 수 있다면 담금질 과정에서 횡단면의 온도 차가 줄어들고 열 응력이 줄어들며 변형 상황이 현저하게 개선됩니다.

그림 4는 공정 구멍을 늘리거나 비통공을 통공으로 변환하는 예이기도 하며, 이는 두께가 고르지 않아 증가하는 갈라짐 민감성을 낮출 수 있다.

(3) 가급적 폐쇄적이고 대칭적인 구조를 사용한다

몰드 모양이 개방형 또는 비대칭 구조일 때 담금질 후의 응력 분포가 고르지 않고 변형되기 쉽다.따라서 변형이 쉬운 슬롯 몰드의 경우 담금질하기 전에 옆구리를 남기고 담금질 후 잘라내는 것이 좋습니다.그림 5와 같은 슬롯 가공소재는 담금질 후 R에서 처음 변형되며, 늑대 (그림 5의 그림자 부분) 를 추가하여 담금질의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

(4) 모듈식 구조 채택

모양과 크기가 복잡한 대형 오목 모형 & gt;400mm와 두께가 작고 길이가 큰 펀치는 조합식 구조를 사용하는 것이 좋다. 이렇게 하면 복잡성을 간소화하고 사이즈를 줄일 수 있으며 금형의 내면을 외면으로 바꾸어 냉열 가공에 편리할 뿐만 아니라 변형과 갈라짐도 효과적으로 줄일 수 있다.

조합 구조를 설계할 때 일반적으로 의합 정밀도에 영향을 주지 않고 다음과 같은 원칙에 따라 분해해야 한다. (1) 두께를 조정하여 분해 후 현저한 차이가 있는 몰드 단면이 기본적으로 균일하도록 보장한다.

(2) 응력집중이 발생하기 쉬운 구역에서 분해하여 응력을 분산시키고 갈라짐을 방지한다.

(3) 공정 구멍과 조화를 이루어 구조의 대칭을 확보한다.

(4) 냉, 열 가공 및 조립에 용이합니다.

(5) 가장 중요한 것은 가용성 확보입니다.

그림 6과 같이 대형 다이 블록입니다.전체 구조를 사용하면 열처리가 어려울 뿐만 아니라 담금질 후 캐비티의 수축이 일치하지 않아 요철 가장자리와 평면의 변형까지 초래할 수 있어 미래의 가공에서 보완하기 어렵다.따라서 조합 구조를 사용할 수 있습니다.그림 6의 점선에 따르면 열처리, 연마, 일치 후 조립된 네 부분으로 나뉜다.이것은 열처리를 간소화할 뿐만 아니라 변형 문제도 해결했다.

섹션 2

올바른 재료 선택

열처리 과정 중의 변형과 갈라짐은 사용하는 강재와 그 품질과 밀접한 관계가 있기 때문에 금형의 성능 요구를 만족시킬 필요가 있다.몰드 정밀도, 구조 및 크기 등의 요소와 가공 객체의 성질, 수량 및 가공 방법을 고려하여 합리적으로 선택해야합니다.만약 일반 금형에 변형과 정밀도 요구가 없다면 탄소 공구강을 사용하여 원가를 낮출 수 있다;변형과 갈라지기 쉬운 부품은 강도가 더 높고 임계 담금질 냉각 속도가 느린 합금 공구강을 선택할 수 있다;그림 7은 전자 컴포넌트 프레스 몰드를 보여줍니다.원 T10A강을 채용하면 물담금질기름은 랭변형이 크고 쉽게 갈라지지만 알칼리욕담금질형강은 쉽게 경화되지 않는다.우리는 현재 담금질의 경도와 변형의 요구를 충족시킬 수 있는 9Mn2V 강철 또는 CrWMn 강철을 사용하고 있다.

이로부터 알수 있는바 탄소강금형의 변형이 요구를 만족시키지 못할 때 9Mn2V강이나 CrWMn강과 같은 합금강으로 바꾸면 비록 재료원가가 약간 높지만 변형과 갈라지는 문제를 해결하여 총체적으로 여전히 원가효익이 있다.

재료를 정확하게 선택하는 동시에 원자재에 대한 검사와 관리를 강화하여 원자재의 결함으로 인해 금형의 열처리가 갈라지지 않도록 해야 한다.

섹션 3

기술적 조건을 합리적으로 제정하다.

공예 조건 (경도 요구 포함) 을 합리적으로 제정하는 것은 담금질의 변형과 갈라짐을 방지하는 중요한 경로이다.국부 담금질이나 표면 담금질은 사용 요구를 만족시킬 수 있으므로 가능한 한 전체 담금질을 피해야 한다.전체 담금질 금형에 대해서는 국부적인 요구를 완화할 수 있으며 가능한 한 일치성을 피해야 한다.원가가 높거나 구조가 복잡한 금형에 대해서는 열처리가 기술요구를 만족시키기 어려울 때 기술조건을 개변하고 사용수명에 큰 영향을 주지 않는 요구를 적당히 완화하여 여러차례의 보수로 페기되지 않도록 해야 한다.

선택한 강종의 경우, 그 도달할 수 있는 최대 경도는 설계 시 규정된 기술 조건으로 삼을 수 없다.일반적으로 제한된 크기의 작은 시료를 사용하여 최고 경도를 측정하기 때문에 실제 크기의 큰 몰드가 도달 할 수있는 경도와 크게 다릅니다.최고 경도를 추구하려면 일반적으로 담금질 냉각 속도를 증가시켜 담금질의 변형과 갈라지는 추세를 증가시켜야 하기 때문에 더 높은 경도를 기술 조건으로 사용하면 열처리 조작에 일정한 어려움을 초래할 수 있다. 비록 작은 금형에 대해서도 마찬가지이다.간단히 말해서, 설계자는 그 성능과 선택한 강종에 근거하여 실용적이고 실행 가능한 기술 조건을 합리적으로 제정해야 한다.이밖에 선택한 강종의 경도요구를 제기할 때 또 회화연성의 경도범위가 생기지 않도록 해야 한다.

2. 공정 절차를 합리적으로 배정한다.

가공과 열처리의 관계를 정확하게 처리하고 공정 절차를 합리적으로 배정하며 냉열가공의 협력을 밀접하게 하는 것은 금형의 열처리 변형을 줄이는 효과적인 조치이다.

섹션 1

공정을 합리적으로 안배하는 관건

일부 금형의 변형은 단순히 열처리의 각도에서 해결할수 없지만 만약 우리가 사고방식을 개변한다면 전반 공정절차로부터 출발하여 흔히 예기치 못한 효과를 거둘수 있다.그림 8은 비대칭적인 모양 때문에 담금질하는 과정에서 뚜렷한 변형과 변형을 나타내는 반원 금형을 보여준다.만약 담금질하기 전에 원환을 하나의 전체로 가공한 다음 열처리 후 톱날 사륜으로 두 조각으로 절단하면 원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 변형도 줄일 수 있다.

섹션 2

특성에 따라 머시닝 여유 예약

가공 과정에서 변형은 불가피하다.변형 특성을 파악하고 가공 여유를 합리적으로 보존할 수 있다면 열처리 작업을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 후속 기계 가공, 특히 연마 작업량을 줄일 수 있다.그림 9는 45 강철로 만들어진 몰드를 보여줍니다.열처리 후 내부 구멍이 팽창하기 쉬우므로 기계적으로 가공할 때 미리 음공차를 남겨 열처리가 설계 요구에 부합되는지 확인해야 한다.

변형 치수와 방향을 미리 예측할 수 없는 몰드의 경우 캐비티를 설계 치수로 가공하기 전에 시험 담금질하여 변형 특성에 따라 해당 가공 여유를 예약할 수 있습니다.

섹션 3

필요한 응력 제거 퇴화 또는 시효 처리

정밀 몰드의 경우 절단 또는 연마로 인한 응력이 변형되고 갈라집니다.그러므로 공예에 응력을 넣어 퇴화나 시효처리를 제거하면 흔히 변형을 뚜렷이 줄이고 갈라짐을 방지할수 있다.예를 들어, 가늘고 긴 축과 복잡한 형태를 가진 몰드의 경우 황삭 후 절삭 응력을 제거하기 위해 응력을 제거하면 담금질 변형을 줄이는 데 매우 효과적입니다.예를 들어, 정밀한 연마가 필요한 일부 몰드의 경우 열처리 및 황삭 후 시효 처리 공정을 배치하여 연마 응력을 제거하고 치수를 안정시키며 변형 및 갈라짐을 방지할 수 있습니다.

3. 합리적인 단조 및 예열 처리

강철 중의 띠 모양의 조직과 성분의 편석은 왕왕 금형의 변형이 고르지 못하게 할 수 있으며, 담금질 전 기체 조직의 상황도 금형의 담금질 전후의 부피차에 영향을 줄 수 있다.일정한 조건 하에서 강철 중의 구조의 질량은 열처리 변형에 영향을 주는 주요 요소가 된다.담금질의 변형을 줄이기 위해서는 담금질 과정에서 효과적인 조치를 취하는 것 외에 담금질 전 강철의 미시적 조직도 적당히 통제해야 한다.

섹션 1

합리적으로 단조하다.

실천이 증명하다싶이 합리적인 단조는 열처리변형을 줄이고 금형의 사용수명을 보장하는 관건이다.CrWMn, Cr12 및 Cr12MoV와 같은 합금강에 특히 중요합니다.이런 유형의 강철이 저변형을 실현하는 전제는 강철 내의 탄화물 편석의 정도를 최대한 낮추기 위해 이미 완전히 단조되었다는 것이다.따라서 다음 다섯 단계에서 단조 프로세스를 올바르게 제어할 필요가 있습니다.

(1) 단조 방법은 여러 개의 단조 부품이 있어야 성형할 수 있으며, 일반적으로 고합금강은 탄화물이 파쇄되고 균일하게 분포되도록 세 번 이상 성형해야 한다.

(2) 단조비는 반드시 일정한 단조비가 있어야 한다. 례를 들면 고합금강의 총단조비는 일반적으로 8~10이다.

(3) 가열속도는 800℃ 정도로 천천히 가열한 다음 1100-1150℃ 로 천천히 가열한다.가열 과정 중, 균일한 가열과 철저한 연소를 확보하기 위해 항상 반제품을 뒤집어야 한다.

(4) 최종 단조 온도를 제어한다.만약 종단조 온도가 너무 높으면 결정 입자의 크기가 쉽게 자라고 성능이 나빠진다 (종단조 압력이 너무 낮으면 가소성이 낮아지고 밴드 조직이 쉽게 형성되며 쉽게 끊어진다).

섹션 2

예열 처리

금형의 변형과 갈라짐은 담금질 과정에서 발생하는 응력과 관련이 있을 뿐만 아니라 담금질 전의 원시 조직과 잔여 내응력과도 관련이 있다.따라서 몰드 스톡에 필요한 예열 처리를 수행해야 합니다.

일반적으로 T7과 T8강으로 만든 비교적 작은 금형은 담금질하는 과정에 체적팽창이 쉽게 발생한다.미리 담금질과 회화 처리를 해서 부피보다 큰 회화 배알코올 구조를 얻으면 담금질 변형을 줄일 수 있다.고탄소강 T10과 T12강으로 만든 비교적 큰 금형의 경우 담금질과정에서 체적수축이 쉽게 발생하므로 구화퇴화를 채용하여 질량조절처리보다 더욱 좋은 효과를 얻어야 한다.

저합금 공구강의 경우 기계 가공 후 품질 조절 처리를 하여 합금의 탄화물을 균일하게 분포시켜 조직을 개선하고 단조와 원시 조직의 불리한 영향을 제거하는 데 좋은 효과가 있다.질량조절처리는 균일하게 분포된 탄화물과 세립도의 소씨체조직을 얻을수 있어 원시조직의 비체적을 증가시켜 강철의 력학적성능을 제고시킬뿐만아니라 변형을 줄이는데 도움이 된다.고합금 공구강 (예: 고크롬강) 금형의 경우 담금질과 회화를 거친 후 담금질 과정에서 서로 다른 정도의 수축이 나타난다.따라서 질량 조절 중 고온 회화를 퇴화 처리로 바꾸면 담금질 후 더 좋은 결과를 얻을 수 있다.

예비조절합금구조강을 사용하면 더욱 높은 경도를 얻을수 있으며 담금질과정에서의 비체적변화를 줄일수 있는데 이는 담금질의 변형과 갈라짐을 줄이는데 유리하다.저온 퇴화를 사용하여 금형의 냉가공 응력을 제거하는 것은 담금질과 회화 처리보다 간단하고 순환이 짧으며 산화가 적으며 같은 공정으로 다른 재료를 처리할 수 있습니다.

단조 불량으로 발생하는 탄화물 네트워크를 제거하고 담금질층의 깊이를 높이기 위해 양화 처리를 사용할 수 있다.

상술한 바를 종합하면, 각종 예열 처리는 금형의 팽창과 수축 법칙에 따라 기존 구조를 미리 조정하고, 기계 가공 응력을 제거하여 변형과 갈라짐을 줄여야 한다.

4. 합리적인 열처리 공정 채택

공작물의 담금질 변형을 줄이고 방지하기 위하여 공작물의 합리적인 설계, 재료 선택, 열처리 기술 요구 사항 제정, 공작물의 열가공(주조, 단조, 용접) 및 예열처리를 정확하게 진행하는 것 외에 더욱 중요한 것은 열처리 방면에서 반드시 다음과 같은 문제에 주의해야 한다.

(1) 가열온도를 합리적으로 선택한다

담금질의 경도를 보장하는 전제하에 일반적으로 될수록 비교적 낮은 담금질온도를 선택할것을 건의한다.그러나 CrWMn, Cr12Mo 강과 같은 일부 고탄소합금강 금형의 경우 담금질 온도를 적당히 높여 담금질 변형을 제어하면 Ms 포인트를 낮추고 잔여 오씨체 함량을 증가시킬 수 있다.이밖에 두께가 비교적 큰 고탄소강금형에 대해서도 담금질온도를 적당히 높여 담금질균열의 발생을 방지할수 있다.쉽게 변형되고 갈라지는 금형에 대해서도 담금질하기 전에 응력으로 퇴화를 제거해야 한다.

(2) 합리적으로 가열하기

가능한 한 균일한 가열을 실현하여 가열 과정 중의 열 응력을 줄여야 한다.단면이 크고 모양이 복잡하며 변형 요구가 높은 고합금강 금형에 대해서는 일반적으로 예열하거나 가열 속도를 제한해야 한다.

(3) 올바른 냉각 방법 및 냉각 미디어 선택

가능한 한 예냉 담금질, 등급별 담금질과 등급별 냉각 방법을 선택한다.예냉담금질은 가늘고 길거나 얇은 금형의 변형을 줄이는 데 좋은 효과가 있으며, 두께 차이가 큰 금형에는 어느 정도 변형을 줄이는 역할을 할 수 있다.모양이 복잡하고 횡단면이 뚜렷하게 다른 금형에는 등급을 나누어 담금질하는 것이 가장 좋다.만약 고속강이 580-620 ℃ 에서 단계별로 담금질한다면 기본적으로 담금질의 변형과 갈라짐을 피면할수 있다.

(4) 담금질 조작방법을 정확하게 파악한다

가공소재를 매체에 담금질하는 방법을 정확하게 선택하여 금형이 가장 균일한 냉각을 받을수 있도록 하고 가장 느린 냉각표면이 액체로 이동하도록 최소저항의 방향을 따라 냉각매체에 들어간다.몰드가 Ms 점 아래로 냉각되면 이동을 중지해야 합니다.예를 들어 두께가 고르지 않은 금형의 경우 먼저 두꺼운 부분을 담금질해야 한다.횡단면 변화가 큰 공작물의 경우 공정 구멍을 늘리고 강화 리브를 미리 두며 구멍에 석면을 막아 열처리 변형을 줄일 수 있다.오목면과 볼록면 또는 통공이 있는 가공소재의 경우 오목면과 통공은 위로 담금질하여 통공의 기포를 제거해야 한다.