Resumo:

Devido à grande variedade e especificações, forma complexa e baixo valor de rugosidade superficial, a fabricação de moldes é difícil. A deformação gerada após o tratamento térmico do molde afetará seriamente a qualidade e a vida útil do molde. Uma vez que racha durante o tratamento térmico, fará com que o molde seja descartado. Portanto, reduzir e prevenir a deformação do tratamento térmico do molde e evitar seu rachamento é um tópico importante de pesquisa para os trabalhadores do tratamento térmico do molde. Este artigo elabora brevemente sobre os defeitos comuns de deformação e fissuração de moldes durante o tratamento térmico, analisa as razões para sua ocorrência e propõe medidas preventivas.

Projeto 1.Reasonable e seleção de material correta

Parte 1

concepção racional

O molde é projetado principalmente de acordo com requisitos de uso, e sua estrutura muitas vezes não pode alcançar racionalidade completa e simetria uniforme. Isso requer que os designers tomem medidas eficazes ao projetar moldes sem afetar seu desempenho, e prestem atenção ao processo de fabricação, racionalidade estrutural e simetria geométrica, tanto quanto possível.

(1) Tente evitar cantos afiados e seções com diferenças significativas na espessura

Secções, bordas finas e cantos afiados com espessura variável devem ser evitados. A transição deve ser suave na junção da espessura e espessura do molde. Isso pode efetivamente reduzir a diferença de temperatura da seção transversal do molde, reduzir o estresse térmico e também reduzir as diferentes mudanças temporais na transformação da microestrutura na seção transversal, reduzindo assim o estresse da microestrutura. A Figura 1 mostra o molde usando filetes de transição e cones de transição.

(2) Aumentar os furos do processo apropriadamente

Para alguns moldes que não podem garantir uma seção transversal uniforme e simétrica, é necessário mudar o furo através em um furo através ou adicionar alguns furos de processo apropriadamente sem afetar o desempenho.

A Figura 3a mostra um molde côncavo com uma cavidade estreita, que sofre deformação como mostrado pela linha tracejada após a têmpera. Se dois furos de processo puderem ser adicionados durante o projeto (como mostrado na Figura 3b), a diferença de temperatura da seção transversal durante o processo de têmpera é reduzida, o estresse térmico é reduzido e a situação de deformação é significativamente melhorada.

A Figura 4 também é um exemplo de aumento de furos de processo ou conversão de furos de não passagem em furos através, o que pode reduzir a sensibilidade aumentada de rachamento devido à espessura desigual.

(3) Tente usar estruturas fechadas e simétricas o máximo possível

Quando a forma do molde é uma estrutura aberta ou assimétrica, a distribuição de tensão após a têmpera é desigual e facilmente deformada. Portanto, para moldes em forma de ranhura que são propensos a deformação, é aconselhável deixar costelas antes de extinguir e, em seguida, cortá-las após extinguir. A peça em forma de ranhura mostrada na Figura 5, que foi originalmente deformada em R após a têmpera, pode efetivamente impedir a deformação de têmpera adicionando nervuras (a parte sombreada na Figura 5).

(4) Adotar uma estrutura modular

Para a matriz côncava grande com forma complexa e tamanho> 400mm e o perfurador com pequena espessura e grande comprimento, é melhor adotar uma estrutura combinada, que pode simplificar a complexidade, reduzir o tamanho e mudar a superfície interna da matriz para a superfície externa, que não é apenas conveniente para processamento a frio e quente, mas também pode efetivamente reduzir a deformação e rachaduras.

Ao projetar uma estrutura combinada, é geralmente necessário decompô-la de acordo com os seguintes princípios sem afetar a precisão do encaixe: (1) Ajuste a espessura para garantir que a seção transversal do molde com diferenças significativas seja basicamente uniforme após a decomposição.

(2) Decomponha-se em áreas propensas à concentração de estresse, disperse o estresse e evite rachaduras.

(3) Coordenar com furos de processo para garantir a estrutura simétrica.

(4) É conveniente para o trabalho frio e quente e montagem.

(5) A coisa mais importante é garantir a usabilidade.

Como mostrado na Figura 6, é um molde côncavo grande. Se uma estrutura integral é usada, não só é difícil tratar termicamente, mas também o encolhimento da cavidade do molde é inconsistente após a têmpera, o que pode até causar bordas côncavas e convexas e distorção plana, e é difícil remediar no processamento futuro. Portanto, uma estrutura combinada pode ser usada. De acordo com a linha tracejada na Figura 6, é dividida em quatro partes, que são montadas e formadas após o tratamento térmico, terra e, em seguida, combinadas. Isso não só simplifica o tratamento térmico, mas também resolve o problema da deformação.

Parte 2

Selecção Correcta do Material

A deformação e rachaduras durante o tratamento térmico estão intimamente relacionadas com o aço usado e sua qualidade, por isso é necessário atender aos requisitos de desempenho do molde. Tendo em conta fatores como precisão do molde, estrutura e tamanho, bem como a natureza, quantidade e método de processamento do objeto processado, uma seleção razoável deve ser feita. Se não houver requisitos de deformação e precisão para moldes gerais, o aço-ferramenta carbono pode ser usado para reduzir custos; Para peças que são propensas a deformação e rachaduras, o aço-ferramenta de liga com maior resistência e taxa de resfriamento crítica mais lenta da têmpera pode ser selecionado; A Figura 7 mostra uma matriz de estampagem de componentes eletrônicos. O aço T10A original foi usado, e a deformação fria do óleo extinto com água era grande e fácil de rachar, enquanto a cavidade extinta do banho alcalino não era fácil de endurecer. Estamos agora usando aço 9Mn2V ou aço CrWMn, que pode atender aos requisitos para dureza e deformação de têmpera.

A partir disso, pode-se ver que quando a deformação do molde feito de aço carbono não pode atender aos requisitos, mudar para aço de liga, como aço 9Mn2V ou aço CrWMn, embora o custo do material seja ligeiramente maior, resolve os problemas de deformação e rachaduras e, em geral, ainda é rentável.

Ao selecionar materiais corretamente, também é necessário fortalecer a inspeção e gerenciamento de matérias-primas para evitar rachaduras de tratamento térmico do molde causadas por defeitos de matéria-prima.

Parte 3

Formular condições técnicas de forma razoável

A formulação razoável de condições técnicas (incluindo requisitos de dureza) é uma maneira importante de evitar a deformação de têmpera e rachaduras. O endurecimento local ou o endurecimento superficial podem atender aos requisitos de uso, e a têmpera geral deve ser evitada tanto quanto possível. Para moldes de têmpera gerais, os requisitos locais podem ser relaxados e a consistência deve ser evitada tanto quanto possível. Para moldes com altos custos ou estruturas complexas, quando o tratamento térmico é difícil de atender aos requisitos técnicos, as condições técnicas devem ser alteradas e requisitos que têm pouco impacto na vida útil devem ser adequadamente relaxados para evitar sucata devido a reparos múltiplos.

Para a categoria de aço selecionada, a dureza máxima que pode alcançar não pode ser usada como as condições técnicas especificadas durante o projeto. Porque a dureza mais alta é frequentemente medida usando amostras pequenas de tamanho limitado, o que difere muito da dureza que pode ser alcançada por moldes maiores de tamanho real. Devido ao fato de que a busca da maior dureza muitas vezes requer o aumento da taxa de resfriamento de têmpera, aumentando assim a tendência de deformação de têmpera e rachaduras, usar maior dureza como condição técnica pode trazer certas dificuldades para operações de tratamento térmico mesmo para moldes menores. Em suma, os projetistas devem razoavelmente desenvolver condições técnicas práticas e viáveis com base em seu desempenho e na categoria de aço selecionada. Além disso, ao propor requisitos de dureza para a categoria de aço selecionada, a faixa de dureza que produz fragilidade da têmpera também deve ser evitada.

2.Reasonably organizar o fluxo do processo

O manuseio correto da relação entre usinagem e tratamento térmico, arranjo razoável do fluxo de processo e estreita cooperação entre trabalho a frio e quente são medidas eficazes para reduzir a deformação do tratamento térmico de matriz.

Parte 1

A chave para organizar fluxos de processo de forma razoável

A deformação de alguns moldes não pode ser resolvida apenas da perspectiva do tratamento térmico, mas se mudarmos nosso modo de pensamento e começarmos a partir de todo o fluxo do processo, muitas vezes podemos alcançar resultados inesperados. A Figura 8 mostra um molde semicircular, que apresenta distorção e deformação significativas durante a têmpera devido à sua forma assimétrica. Se um anel circular é usinado em um todo antes de extinguir e, em seguida, cortado em duas peças com um rebolo de lâmina de serra após o tratamento térmico, não só pode reduzir custos, mas também reduzir a deformação.

Parte 2

Autorização de usinagem de reserva com base nas características

A deformação é inevitável durante o processamento. Se as características de deformação puderem ser apreendidas e as licenças de usinagem puderem ser razoavelmente reservadas, não só as operações de tratamento térmico podem ser simplificadas, mas também a carga de trabalho do processamento mecânico subsequente, especialmente a moagem, pode ser reduzida. A Figura 9 mostra um molde de conformação feito de aço 45. Após o tratamento térmico, o furo interno tende a expandir-se, assim que tolerâncias negativas devem ser reservadas antecipadamente durante o processamento mecânico para garantir que o tratamento térmico atenda aos requisitos de projeto.

Para moldes que não podem prever o tamanho e a direção da deformação antecipadamente, uma têmpera experimental pode ser realizada antes que a cavidade seja usinada para o tamanho do projeto, e as permissões de usinagem correspondentes podem ser reservadas com base em suas características de deformação.

Parte 3

Tratamento de recozimento ou envelhecimento de alívio do estresse necessário

Para moldes de precisão, o estresse gerado pelo corte ou moagem pode causar deformação e rachaduras. Portanto, adicionar tratamento de recozimento ou envelhecimento de alívio de tensão no processo muitas vezes pode reduzir significativamente a deformação e evitar rachaduras. Por exemplo, para moldes com eixos delgados e formas complexas, um recozimento de alívio de tensão é realizado após usinagem áspera para eliminar o estresse de corte, o que é muito eficaz na redução da deformação de têmpera. Por exemplo, para alguns moldes que exigem moagem de precisão, um processo de tratamento de envelhecimento pode ser organizado após tratamento térmico e moagem áspera para eliminar o estresse de moagem, estabilizar o tamanho e evitar deformações e rachaduras.

3. Reasonable forjamento e pré tratamento térmico

A estrutura bandada e a segregação de componentes no aço muitas vezes causam deformação desigual do molde, e a condição da estrutura da matriz antes da têmpera também pode afetar a diferença de volume específica do molde antes e depois da têmpera. Sob certas condições, a qualidade da estrutura original em aço torna-se o principal fator que afeta a deformação do tratamento térmico. A fim de reduzir a deformação de têmpera, além de tomar medidas eficazes durante o processo de têmpera, a microestrutura do aço antes da têmpera também deve ser adequadamente controlada.

Parte 1

Forjamento razoável

A prática provou que o forjamento razoável é a chave para reduzir a deformação do tratamento térmico e garantir uma vida útil mais longa do molde. Especialmente importante para aços de liga como aços CrWMn, Cr12 e Cr12MoV. A premissa para este tipo de aço alcançar baixa deformação é que ele foi totalmente forjado para minimizar o grau de segregação de carboneto dentro do aço. Portanto, é necessário controlar corretamente o processo de forjamento nas seguintes cinco etapas:

(1) O método de forjamento requer forjamentos múltiplos para se formar, e geralmente aço de alta liga deve ser formado não menos de três vezes para garantir que os carbonetos sejam quebrados e distribuídos uniformemente.

(2) A relação de forjamento deve ter uma certa relação de forjamento, tal como a relação total de forjamento de aço de alta liga, que é geralmente 8-10.

(3) A taxa de aquecimento aquece lentamente até cerca de 800 ℃, e então aquece lentamente até 1100-1150 ℃. Durante o processo de aquecimento, o branco deve ser frequentemente virado para garantir aquecimento uniforme e queima completa.

(4) Controle a temperatura final de forjamento. Se a temperatura final de forjamento for muito alta, o tamanho de grão é fácil de crescer e o desempenho se torna pobre (se a temperatura final de forjamento for muito baixa, a plasticidade diminui e a estrutura bandada é fácil de formar e também é fácil de fraturar).

Parte 2

Pré-tratamento térmico

A deformação e rachaduras do molde não estão relacionadas apenas à tensão gerada durante o processo de têmpera, mas também à estrutura original e à tensão interna residual antes da têmpera. Portanto, o pré tratamento térmico necessário deve ser realizado no branco do molde.

De um modo geral, moldes menores feitos de aço T7 e T8 são propensos a expansão de volume durante a têmpera. Se o tratamento de têmpera e têmpera for realizado com antecedência para obter uma estrutura sorbita temperada maior do que o volume, a deformação de têmpera pode ser reduzida. Para moldes maiores feitos de aço T10 e T12 de alto carbono, que são propensos a encolhimento de volume durante a têmpera, o recozimento esferoidizante deve ser adotado para alcançar melhores resultados do que o tratamento de têmpera e têmpera.

Para aço ferramenta de baixa liga, organizar um tratamento de têmpera e têmpera após o processamento mecânico para distribuir uniformemente carbonetos de liga tem um bom efeito em melhorar a estrutura e eliminar os efeitos adversos do forjamento e estrutura original. O tratamento de têmpera e têmpera pode obter carbonetos uniformemente distribuídos e estrutura sorbita de grão fino, aumentando o volume específico da estrutura original, o que não só melhora as propriedades mecânicas do aço, mas também ajuda a reduzir a deformação. Para moldes de aço ferramenta de alta liga (como aço cromo alto), após a têmpera e a têmpera, diferentes graus de encolhimento ocorrerão durante a têmpera. Portanto, se a têmpera de alta temperatura em têmpera e têmpera é alterada para tratamento de recozimento, melhores resultados podem ser obtidos após a têmpera.

O uso de aço estrutural de liga pré-temperado e temperado pode alcançar maior dureza e reduzir a mudança de volume específica durante a têmpera, o que é benéfico para reduzir a deformação e rachaduras de têmpera. O uso de recozimento de baixa temperatura para eliminar o estresse de trabalho frio em moldes é mais simples do que o tratamento de têmpera e têmpera, com ciclos mais curtos e menos oxidação, e materiais diferentes podem ser tratados usando o mesmo processo.

A fim de eliminar a rede de carbonetos gerados por forjamento pobre e aumentar a profundidade da camada têmpera, o tratamento de normalização pode ser usado.

Em resumo, vários pré tratamentos térmicos devem seguir as leis de expansão e contração do molde, pré ajustar a estrutura original e eliminar o estresse de processamento mecânico para reduzir a deformação e rachaduras.

4.Adopting processos razoáveis de tratamento térmico

A fim de reduzir e evitar a deformação de têmpera das peças de trabalho, além do projeto razoável das peças de trabalho, seleção de material, formulação de requisitos técnicos para tratamento térmico e correto trabalho a quente (fundição, forjamento, soldagem) e pré tratamento térmico das peças de trabalho, mais importante, as seguintes questões devem ser prestadas atenção em termos de tratamento térmico:

(1) Seleção razoável da temperatura de aquecimento

Sob a premissa de garantir a dureza de têmpera, geralmente é recomendado escolher uma temperatura de têmpera mais baixa, tanto quanto possível. No entanto, para alguns moldes de aço de alta liga de carbono (como CrWMn, aço Cr12Mo), o ponto Ms pode ser reduzido e o teor residual de austenita pode ser aumentado aumentando adequadamente a temperatura de têmpera para controlar a deformação de têmpera. Além disso, para moldes de aço carbono alto com maior espessura, a temperatura de têmpera também pode ser adequadamente aumentada para evitar a ocorrência de rachaduras de têmpera. Para moldes que são propensos a deformação e rachaduras, o recozimento de alívio de tensão também deve ser realizado antes da têmpera.

(2) Aquecimento razoável

O aquecimento uniforme deve ser alcançado tanto quanto possível para reduzir o estresse térmico durante o aquecimento. Para moldes de aço de alta liga com grande seção transversal, forma complexa e requisitos elevados de deformação, pré-aquecimento ou velocidade de aquecimento limitante geralmente devem ser realizados.

(3) Seleção correta do método de resfriamento e do meio de resfriamento

Tente escolher métodos de resfriamento pré-resfriamento, resfriamento graduado e resfriamento graduado o máximo possível. A têmpera pré-resfriamento tem um bom efeito na redução da deformação de moldes finos ou finos e pode desempenhar um papel na redução da deformação até certo ponto para moldes com diferenças significativas de espessura. Para moldes com formas complexas e seções transversais significativamente diferentes, é melhor usar têmpera graduada. Se o aço de alta velocidade é extinto em estágios em 580-620 ℃, a deformação de extinção e o rachamento são basicamente evitados.

(4) Pegue corretamente o método de operação de têmpera

Selecione corretamente o método de extinção da peça de trabalho no meio para garantir que o molde receba o resfriamento mais uniforme e entre no meio de resfriamento ao longo da direção de resistência mínima, movendo a superfície de resfriamento mais lenta em direção ao líquido. Quando o molde esfria abaixo do ponto Ms, ele deve parar de se mover. Por exemplo, para moldes com espessura irregular, a parte mais grossa deve ser extinta primeiro; Para peças de trabalho com grandes mudanças transversais, a deformação do tratamento térmico pode ser reduzida adicionando furos do processo, reservando nervuras de reforço e obstruindo o amianto nos furos; Para peças com superfícies côncavas e convexas ou através de furos, as superfícies côncavas e furos devem ser saciados para cima, a fim de remover bolhas dos furos através.