Резюме:

Из - за большого разнообразия и спецификаций формы, сложной формы, низкого значения шероховатости поверхности, изготовление затруднено. Деформация, вызванная термообработкой формы, серьезно повлияет на качество и срок службы формы. Как только трещина появляется во время термообработки, это приводит к утилизации формы. Поэтому уменьшение и предотвращение деформации термообработки формы и предотвращение ее растрескивания является важной темой исследований для работников термообработки формы. В этой статье кратко описывается деформация и дефекты растрескивания, обычно встречающиеся в процессе термообработки формы, анализируются причины ее возникновения и предлагаются меры предосторожности.

1.Дизайн рациональный, выбор материала правильный

Часть 1

Рациональный дизайн

Форма в основном спроектирована в соответствии с требованиями к использованию, и ее структура часто не может быть полностью разумной и равномерной симметрией. Это требует, чтобы дизайнеры принимали эффективные меры при проектировании формы, не влияя на ее производительность и уделяя максимально возможное внимание процессу изготовления, структурной рациональности и геометрической симметрии.

(1) Старайтесь избегать острых углов и частей со значительной разницей в толщине

Следует избегать использования профилей различной толщины, тонких краев и острых углов. На стыке толщины и толщины формы переход должен быть гладким. Это может эффективно уменьшить разность температур в поперечном сечении формы, уменьшить тепловое напряжение, а также уменьшить различные временные изменения микроструктурных сдвигов в поперечном сечении, тем самым уменьшая микроструктурные напряжения. На рисунке 1 показаны формы, использующие переходные углы и переходные конусы.

(2) Надлежащее увеличение технологических отверстий

Для некоторых пресс - форм, которые не гарантируют равномерной симметрии сечения, без ущерба для характеристик необходимо изменить сквозное отверстие на сквозное отверстие или добавить соответствующее технологическое отверстие.

На рисунке 3a показана вогнутая форма с узкой полостью, которая после закалки претерпевает деформацию, показанную пунктирной линией. Если в процессе проектирования можно добавить два технологических отверстия (как показано на рисунке 3b), то разница температур поперечного сечения при закалке уменьшается, тепловое напряжение уменьшается, а деформация значительно улучшается.

Рисунок 4 также является примером увеличения технологического отверстия или преобразования непроницаемого отверстия в сквозное отверстие, что может снизить повышенную чувствительность к растрескиванию из - за неравномерной толщины.

(3) Максимальное использование закрытых симметричных структур

Когда форма формы имеет открытую или асимметричную структуру, распределение напряжений после закалки неравномерно и легко деформируется. Поэтому для корытных форм, которые легко деформируются, рекомендуется оставить ребра перед закалкой, а затем отрезать их после закалки. Желобчатые детали, показанные на рисунке 5, сначала деформируются в R после закалки и эффективно предотвращают закалочную деформацию путем добавления ребер (теневая часть на рисунке 5).

(4) Внедрение модульной структуры

Для больших вогнутых форм со сложной формой и размером & gt; 400mm и небольшой толщины, большой длины штампов, лучше всего использовать комбинированную структуру, которая упрощает сложность, уменьшает размер и изменяет внутреннюю поверхность формы на внешнюю поверхность, что не только облегчает холодную и тепловую обработку, но и эффективно уменьшает деформацию и растрескивание.

При проектировании комбинированной структуры, как правило, требуется разложение без ущерба для точности соответствия в соответствии со следующими принципами: (1) отрегулируйте толщину, чтобы убедиться, что сечение формы со значительной разницей после разложения в основном равномерно.

(2) Разложение в области, подверженной концентрации напряжений, дисперсионное напряжение, чтобы предотвратить растрескивание.

(3) Координация с технологическим отверстием для обеспечения структурной симметрии.

(4) Он облегчает холодную, термическую обработку и сборку.

(5) Самое главное - обеспечить доступность.

Как показано на рисунке 6, это большая вогнутая форма. Если использовать общую структуру, то не только трудно термообработку, но и непоследовательное сокращение полости после закалки, что может даже привести к выпуклым краям и плоским деформациям, которые трудно исправить в будущей обработке. Поэтому можно использовать комбинированную структуру. Согласно пунктирной линии на рисунке 6, она разделена на четыре части, собранные после термообработки, измельчения и согласования. Это не только упрощает термическую обработку, но и решает проблему деформации.

Часть 2

Правильный выбор материала

Деформация и растрескивание в процессе термообработки тесно связаны с используемой сталью и ее качеством, поэтому необходимо соответствовать требованиям к производительности формы. Следует учитывать точность, структуру и размер формы и другие факторы, а также характер, количество и метод обработки объекта обработки, сделать разумный выбор. Если обычная форма не требует деформации и точности, можно использовать углеродную инструментальную сталь для снижения затрат; Для деталей, которые легко деформируются и трескаются, можно выбрать сталь из сплава, которая имеет более высокую прочность и медленную критическую скорость закалки и охлаждения; На рисунке 7 показана штамповка электронных компонентов. Используя оригинальную сталь T10A, водяное закаленное масло имеет большую холодную деформацию, легко трескается, а щелочная ванна закалочной полости нелегко закалить. В настоящее время мы используем сталь 9Mn2V или сталь CrWMn, которая отвечает требованиям закалки и деформации.

Из этого видно, что, когда деформация формы из углеродистой стали не отвечает требованиям, переход на легированную сталь, такую как сталь 9Mn2V или сталь CrWMn, хотя стоимость материала немного выше, но решает проблему деформации и растрескивания, в целом остается экономически эффективным.

При правильном выборе материала, но и усилить проверку и управление сырьем, чтобы предотвратить дефекты сырья, приводящие к термической обработке трещин формы.

Часть 3

Рациональное установление технических условий

Рациональная разработка технологических условий (включая требования к твердости) является важным способом предотвращения закалочной деформации и растрескивания. Местная или поверхностная закалка может соответствовать требованиям использования, следует по возможности избегать общей закалки. Для цельной закалочной формы можно ослабить локальные требования и по возможности избегать согласованности. Для дорогостоящих или сложных конструкций пресс - форм, когда термообработка трудно удовлетворить техническим требованиям, технические условия должны быть изменены, соответствующее смягчение требований, которые мало влияют на срок службы, чтобы избежать утилизации из - за многократного ремонта.

Для выбранного вида стали максимальная твердость, которую он может достичь, не может быть техническим условием, установленным при проектировании. Поскольку для измерения максимальной твердости обычно используются небольшие образцы ограниченного размера, это сильно отличается от твердости, достигаемой более крупными формами фактического размера. Поскольку стремление к максимальной твердости обычно требует увеличения скорости закалки и охлаждения, тем самым увеличивая тенденцию к закалочной деформации и растрескиванию, использование более высокой твердости в качестве технического условия может создать определенные трудности для термообработки, даже для небольших форм. Короче говоря, дизайнеры должны разумно сформулировать практические и осуществимые технические условия в соответствии с их характеристиками и выбранным типом стали. Кроме того, при предъявлении требований к твердости выбранного вида стали следует избегать диапазона твердости, который создает хрупкость отжига.

2. Рационализация технологических процессов

Правильная обработка связи между обработкой и термообработкой, рациональная организация технологического процесса, тесное сотрудничество с холодной и тепловой обработкой, является эффективной мерой для уменьшения деформации термообработки формы.

Часть 1

Ключ к рационализации процессов

Деформация некоторых форм не может быть решена исключительно с точки зрения термообработки, но если мы изменим наш образ мышления, мы часто можем достичь неожиданных результатов, начиная со всего технологического процесса. На рисунке 8 показана полукруглая форма, которая из - за своей асимметричной формы демонстрирует значительную деформацию и деформацию во время закалки. Если перед закалкой кольцо перерабатывается в единое целое, а затем после термообработки разрезается на два куска пилообразным шлифовальным кругом, можно не только снизить затраты, но и уменьшить деформацию.

Часть 2

Запасы на обработку резервируются по характеристикам

В процессе обработки деформация неизбежна. Если вы можете овладеть характеристиками деформации и разумно сохранить запас обработки, вы можете не только упростить работу термообработки, но и уменьшить рабочую нагрузку последующей механической обработки, особенно шлифования. На рисунке 9 показана формовочная форма из 45 стали. После термообработки внутреннее отверстие легко расширяется, поэтому отрицательный допуск должен быть зарезервирован заранее при механической обработке, чтобы убедиться, что термообработка соответствует требованиям конструкции.

Для пресс - форм, которые не могут заранее предсказать размер и направление деформации, может быть проведена пробная закалка перед обработкой полости до проектного размера, а соответствующий запас обработки может быть зарезервирован в соответствии с ее деформационными характеристиками.

Часть 3

Необходимый отжиг или старение

Для прецизионных форм напряжение, создаваемое резанием или шлифованием, может привести к деформации и растрескиванию. Таким образом, добавление напряжения в процесс для устранения отжига или старения часто может значительно уменьшить деформацию и предотвратить растрескивание. Например, для пресс - форм с тонкими осями и сложными формами после грубой обработки проводится отжиг от напряжения, чтобы устранить режущее напряжение, что очень эффективно для уменьшения закалочной деформации. Например, для некоторых форм, требующих точного шлифования, процесс старения может быть организован после термообработки и грубого шлифования, чтобы устранить напряжение шлифования, стабилизировать размер, предотвратить деформацию и растрескивание.

3. Разумная ковка и подогрев

Полосатая ткань и сегрегация компонентов в стали часто приводят к неравномерной деформации формы, состояние ткани матрицы перед закалкой также влияет на разницу в удельном объеме до и после закалки формы. При определенных условиях качество первоначальной конструкции в стали становится основным фактором, влияющим на деформацию термообработки. Чтобы уменьшить закалочную деформацию, помимо принятия эффективных мер в процессе закалки, следует также должным образом контролировать микроструктуру закаленной стали.

Часть 1

Рациональная ковка

Практика доказала, что разумная ковка является ключом к уменьшению деформации термообработки и обеспечению срока службы формы. Это особенно важно для легированной стали, такой как CrWMn, Cr12 и Cr12MoV. Этот тип стали обеспечивает низкую деформацию при условии, что он был полностью кован, чтобы минимизировать степень сегрегации карбида в стали. Поэтому необходимо правильно контролировать процесс ковки из следующих пяти этапов:

(1) Метод ковки требует нескольких поковок для формирования, как правило, высоколегированная золотая сталь должна быть сформирована не менее трех раз, чтобы обеспечить дробление карбида и равномерное распределение.

(2) Коэффициент ковки должен иметь определенное отношение ковки, например, общее отношение ковки высоколегированной стали, как правило, 8 - 10.

(3) Скорость нагрева медленно нагревается примерно до 800 °C, а затем медленно нагревается до 1100 - 1150 °C. Во время нагрева заготовку следует часто переворачивать, чтобы обеспечить равномерный нагрев и полное сгорание.

(4) Контроль окончательной температуры ковки. Если конечная температура ковки слишком высока, размер зерна легко растет, производительность ухудшается (если конечное давление ковки слишком низкое, пластичность снижается, полосовая ткань легко формируется и легко ломается).

Часть 2

Предварительное нагревание

Деформация и растрескивание формы связаны не только с напряжениями, возникающими в процессе закалки, но и с первичными тканями и остаточными внутренними напряжениями перед закалкой. Поэтому заготовка формы должна быть подвергнута необходимой предварительной тепловой обработке.

Как правило, небольшие формы, изготовленные из стали T7 и T8, подвержены объемному расширению во время закалки. Если закалка и отжиг проводятся заранее, чтобы получить более крупную структуру возвратного грушевого спирта, чем объем, то можно уменьшить закалочную деформацию. Для более крупных форм, изготовленных из высокоуглеродистой стали T10 и T12, в процессе закалки может произойти объемное сжатие, следует использовать сферический отжиг, чтобы получить лучшие результаты, чем обработка.

Для низколегированной инструментальной стали после механической обработки проводится калибровка, так что легированные карбиды равномерно распределены, что имеет хорошие результаты для улучшения тканей, устранения неблагоприятных последствий ковки и исходной ткани. Обработка модуляции позволяет получать равномерно распределенные карбиды и мелкозернистые соматические ткани, увеличивая удельный объем исходной ткани, что не только улучшает механические свойства стали, но и помогает уменьшить деформацию. Для высоколегированной золотой инструментальной стали (например, высокохромовой стали) пресс - формы, после закалки и отпуска, в процессе закалки будет иметь разную степень усадки. Поэтому, если высокотемпературный отжиг в регулировке заменяется отжигом, закалка может принести лучшие результаты.

Использование предварительно регулируемых сплавов конструкционной стали позволяет получить более высокую твердость и уменьшить изменение удельного объема при закалке, что способствует уменьшению закалочной деформации и растрескивания. Использование низкотемпературного отжига для устранения напряжений холодной обработки в пресс - форме проще, чем закалка и отжиг, короче цикл, меньше окисления и может быть использован тот же процесс для обработки различных материалов.

Для устранения карбидных сетей, возникающих из - за плохой ковки, и увеличения глубины закалочного слоя можно использовать положительный огонь.

Подводя итог, все виды подогрева должны следовать закону расширения и усадки формы, предварительно отрегулировать первоначальную структуру, устранить напряжение механической обработки, чтобы уменьшить деформацию и растрескивание.

4. Применение рациональных процессов термической обработки

Чтобы уменьшить и предотвратить закалочную деформацию заготовки, в дополнение к рациональному проектированию заготовки, выбору материала, разработке технических требований к термообработке, правильной термической обработке заготовки (литье, ковка, сварка) и предварительной термообработке, что более важно, в термообработке необходимо обратить внимание на следующие вопросы:

(1) Разумный выбор температуры нагрева

В предпосылке обеспечения твердости закалки обычно рекомендуется выбирать как можно более низкую температуру закалки. Однако для некоторых стальных форм из высокоуглеродных сплавов (таких как сталь CrWMn, Cr12Mo) закалочная деформация контролируется путем надлежащего повышения температуры закалки, что может снизить точку Ms и увеличить остаточное содержание аустенита. Кроме того, для более толстых форм из высокоуглеродистой стали также можно соответствующим образом повысить температуру закалки, чтобы предотвратить возникновение закалочных трещин. Для пресс - форм, которые легко деформируются и трескаются, перед закалкой также следует провести отжиг от напряжения.

(2) Разумный нагрев

Насколько это возможно, должен быть достигнут равномерный нагрев, чтобы уменьшить тепловое напряжение во время нагрева. Для высоколегированных форм из золота и стали с большим сечением, сложной формой и высокими требованиями к деформации, как правило, необходимо подогреть или ограничить скорость нагрева.

Правильный выбор метода охлаждения и среды охлаждения

Насколько это возможно, выберите метод предварительной закалки, ступенчатой закалки и ступенчатого охлаждения. Предварительная закалка имеет хороший эффект для уменьшения деформации тонкой или тонкой формы, для формы с большой разницей в толщине может в определенной степени играть роль уменьшения деформации. Для штампов со сложной формой и значительно отличающимися поперечными сечениями лучше всего использовать ступенчатую закалку. Если высокоскоростная сталь закаляется поэтапно при температуре 580 - 620°C, в основном можно избежать закалочной деформации и растрескивания.

(4) Правильное освоение методов закалки

Правильно выберите способ закалки заготовки в среду, чтобы обеспечить максимально равномерное охлаждение формы и войти в охлаждающую среду по направлению минимального сопротивления, чтобы самая медленная охлаждающая поверхность двигалась к жидкости. Когда форма охлаждается ниже точки Ms, она должна перестать двигаться. Например, для пресс - форм с неравномерной толщиной сначала следует закалить более толстые части; Для изделий с большим изменением поперечного сечения термообработка может быть уменьшена путем увеличения технологического отверстия, резервирования арматуры, засорения асбеста в отверстии; Для изделий с вогнутыми и выпуклыми поверхностями или сквозными отверстиями вогнутые и сквозные отверстия должны закаляться вверх, чтобы удалить пузырьки в сквозных отверстиях.