Resumen:

Debido a la gran variedad y especificaciones del molde, la forma compleja, el bajo valor de rugosidad de la superficie y la dificultad de fabricación. La deformación producida después del tratamiento térmico del molde afectará seriamente la calidad y la vida útil del molde. Una vez que se produce una grieta durante el tratamiento térmico, el molde se desechará. Por lo tanto, reducir y prevenir la deformación del tratamiento térmico del molde y evitar su agrietamiento es un tema de investigación importante para los trabajadores de tratamiento térmico del molde. Este artículo expone brevemente los defectos comunes de deformación y agrietamiento del molde durante el tratamiento térmico, analiza las causas de su aparición y propone medidas preventivas.

1. diseño razonable y selección correcta de materiales

Parte 1

Diseño razonable

El molde está diseñado principalmente de acuerdo con los requisitos de uso, y su estructura a menudo no puede lograr una simetría completamente razonable y uniforme. Esto requiere que los diseñadores tomen medidas efectivas al diseñar el molde sin afectar su rendimiento, y presten la mayor atención posible al proceso de fabricación, la racionalidad estructural y la simetría geométrica.

(1) trate de evitar rincones afilados y partes con diferencias significativas en el grosor

Se deben evitar perfiles, bordes delgados y esquinas afiladas de diferentes grosores. En la Unión del grosor y el grosor del molde, la transición debe ser suave. Esto puede reducir efectivamente la diferencia de temperatura en la sección transversal del molde, reducir el estrés térmico y reducir los diferentes cambios de tiempo en la transformación microestructural en la sección transversal, reduciendo así el estrés microestructural. La figura 1 muestra un molde que utiliza un redondeado de transición y un cono de Transición.

(2) aumentar adecuadamente los agujeros de proceso

Para algunos moldes que no pueden garantizar una sección transversal uniforme y simétrica, sin afectar el rendimiento, es necesario cambiar el agujero a través por un agujero a través o agregar adecuadamente algunos agujeros de proceso.

La figura 3A muestra una matriz cóncava con una cavidad estrecha que se deforma como una línea punteada después del enfriamiento. Si se pueden agregar dos agujeros de proceso durante el proceso de diseño (como se muestra en la figura 3b), la diferencia de temperatura en la sección transversal durante el proceso de enfriamiento se reduce, el estrés térmico se reduce y la deformación se mejora significativamente.

La figura 4 es también un ejemplo de aumentar los agujeros de proceso o convertir los agujeros no a través en agujeros a través, lo que puede reducir la sensibilidad al agrietamiento que aumenta debido a un espesor desigual.

(3) trate de usar una estructura cerrada y simétrica

Cuando la forma del molde es una estructura abierta o asimétrica, la distribución del estrés después del enfriamiento es desigual y fácil de deformar. Por lo tanto, para los moldes de ranura fáciles de deformar, se recomienda dejar costillas antes del enfriamiento y luego cortarlas después del enfriamiento. La pieza de trabajo en forma de ranura que se muestra en la figura 5 se deforma inicialmente en R después del enfriamiento, lo que puede prevenir eficazmente la deformación del enfriamiento añadiendo costillas (parte sombreada en la figura 5).

(4) adoptar una estructura modular

Para moldes cóncavos grandes con formas y tamaños complejos & gt; Los punzones de 400 mm y de pequeño grosor y gran longitud, preferiblemente con una estructura combinada, simplifican la complejidad, reducen el tamaño y cambian la superficie interior del molde a la superficie exterior, lo que no solo facilita el procesamiento en frío y calor, sino que también reduce eficazmente la deformación y el agrietamiento.

Al diseñar una estructura combinada, generalmente es necesario descomponer de acuerdo con los siguientes principios sin afectar la precisión de ajuste: (1) ajustar el grosor para garantizar que la sección transversal del molde con diferencias significativas después de la descomposición sea básicamente uniforme.

(2) descomponer en áreas propensas a la concentración de estrés, dispersar el estrés y evitar el agrietamiento.

(3) coordinar con los agujeros de proceso para garantizar la simetría estructural.

(4) facilita el procesamiento y montaje en frío y en caliente.

(5) lo más importante es garantizar la disponibilidad.

Como se muestra en la figura 6, se trata de una gran cóncava. Si se utiliza una estructura integral, no solo es difícil el tratamiento térmico, sino que también la contracción inconsistente de la cavidad después del enfriamiento puede incluso causar deformación de borde Cóncavo y convexa y plano, lo que es difícil de remediar en futuros procesos. Por lo tanto, se puede utilizar una estructura combinada. De acuerdo con las líneas punteadas de la figura 6, se divide en cuatro partes y se ensambla y forma después del tratamiento térmico, molienda y emparejamiento. Esto no solo simplifica el tratamiento térmico, sino que también resuelve el problema de la deformación.

Parte 2

Selección correcta de materiales

La deformación y el agrietamiento durante el tratamiento térmico están estrechamente relacionados con el Acero utilizado y su calidad, por lo que es necesario cumplir con los requisitos de rendimiento del molde. Se deben considerar factores como la precisión, la estructura y el tamaño del molde, así como la naturaleza, la cantidad y el método de procesamiento del objeto procesado, y se debe hacer una selección razonable. Si el molde general no tiene requisitos de deformación y precisión, se puede utilizar acero para herramientas de carbono para reducir costos; Para las piezas que son fáciles de deformar y agrietar, se puede seleccionar acero de herramienta de aleación con mayor resistencia y enfriamiento crítico más lento; La figura 7 muestra un molde de estampado de componentes electrónicos. Con el acero t10a original, el aceite de enfriamiento por agua tiene una gran deformación en frío y es fácil de agrietar, mientras que la cavidad de enfriamiento por baño alcalino no es fácil de endurecer. Ahora usamos acero 9mn2v o crwmn, que pueden cumplir con los requisitos de dureza y deformación de enfriamiento.

Se puede ver que cuando la deformación del molde de acero al carbono no cumple con los requisitos, el cambio a acero aleado como el acero 9mn2v o el acero crwmn, aunque el costo del material es ligeramente alto, resuelve el problema de la deformación y el agrietamiento, que en general sigue siendo rentable.

Al mismo tiempo que se seleccionan correctamente los materiales, también es necesario fortalecer la inspección y gestión de las materias primas para evitar el agrietamiento del tratamiento térmico del molde debido a defectos en las materias primas.

Parte 3

Formulación racional de las condiciones técnicas

Formular razonablemente las condiciones del proceso (incluidos los requisitos de dureza) es una forma importante de prevenir la deformación y el agrietamiento por enfriamiento. El enfriamiento local o el enfriamiento de la superficie pueden cumplir con los requisitos de uso, y el enfriamiento General debe evitarse en la medida de lo posible. Para los moldes de enfriamiento integral, se pueden relajar los requisitos locales y se debe evitar la consistencia en la medida de lo posible. Para moldes de alto costo o estructura compleja, cuando el tratamiento térmico es difícil de cumplir con los requisitos técnicos, se deben cambiar las condiciones técnicas, relajar adecuadamente los requisitos que tienen poco impacto en la vida útil y evitar el desguace debido a múltiples reparaciones.

Para el tipo de acero seleccionado, la dureza máxima que puede alcanzar no puede utilizarse como condición técnica estipulada en el momento del diseño. Debido a que generalmente se utilizan pequeñas muestras de tamaño limitado para medir la dureza máxima, esto es muy diferente de la dureza que pueden alcanzar los moldes más grandes del tamaño real. Debido a que la búsqueda de la dureza máxima suele requerir un aumento de la velocidad de enfriamiento por enfriamiento, aumentando así la tendencia a la deformación por enfriamiento y agrietamiento, el uso de una dureza más alta como condición técnica puede causar ciertas dificultades en las operaciones de tratamiento térmico, incluso para moldes más pequeños. En resumen, los diseñadores deben formular condiciones técnicas prácticas y factibles razonablemente de acuerdo con sus propiedades y el tipo de acero seleccionado. Además, al presentar los requisitos de dureza del tipo de acero seleccionado, también se debe evitar el rango de dureza que produce fragilidad templada.

2. organizar racionalmente el proceso tecnológico

Manejar correctamente la relación entre el procesamiento y el tratamiento térmico, organizar racionalmente el proceso tecnológico y cooperar estrechamente con el procesamiento en frío y calor son medidas efectivas para reducir la deformación del tratamiento térmico del molde.

Parte 1

La clave para organizar racionalmente el proceso

La deformación de algunos moldes no se puede resolver simplemente desde el punto de vista del tratamiento térmico, pero si cambiamos nuestra forma de pensar y partimos de todo el proceso, a menudo podemos lograr resultados inesperados. La figura 8 muestra un molde semicircular que, debido a su forma asimétrica, muestra una notable deformación y deformación durante el enfriamiento. Si el anillo se procesa en un todo antes del enfriamiento y luego se corta en dos piezas con una rueda de Sierra después del tratamiento térmico, no solo se puede reducir el costo, sino también la deformación.

Parte 2

Reserva el margen de procesamiento de acuerdo con las características

En el proceso de procesamiento, la deformación es inevitable. Si se pueden dominar las características de deformación y conservar razonablemente el margen de mecanizado, no solo se puede simplificar la operación de tratamiento térmico, sino también reducir la carga de trabajo del mecanizado posterior, especialmente el rectificado. La figura 9 muestra un molde de formación hecho de 45 acero. Después del tratamiento térmico, el agujero interior se expande fácilmente, por lo que las tolerancia negativa deben reservarse con antelación durante el mecanizado para garantizar que el tratamiento térmico cumpla con los requisitos de diseño.

Para los moldes que no pueden predecir el tamaño y la dirección de la deformación con antelación, se puede probar el enfriamiento antes de mecanizar la cavidad en el tamaño de diseño y reservar el margen de mecanizado correspondiente de acuerdo con sus características de deformación.

Parte 3

Tratamiento necesario para eliminar el estrés o el Envejecimiento

Para moldes de precisión, las tensiones generadas por el corte o molienda pueden causar deformación y agrietamiento. Por lo tanto, la adición de recocido de eliminación de estrés o tratamiento de envejecimiento en el proceso a menudo puede reducir significativamente la deformación y evitar el agrietamiento. Por ejemplo, en el caso de moldes con ejes delgados y formas complejas, el recocido de eliminación de esfuerzo después del desbaste para eliminar el esfuerzo de Corte es muy eficaz para reducir la deformación por enfriamiento. Por ejemplo, para algunos moldes que requieren molienda de precisión, se puede organizar un proceso de tratamiento de envejecimiento después del tratamiento térmico y el molienda en bruto para eliminar el estrés de molienda, estabilizar el tamaño y evitar la deformación y el agrietamiento.

3. tratamiento razonable de forja y precalentamiento

La segregación de la estructura de la banda y la composición en el acero a menudo conduce a una deformación desigual del molde, y el Estado de la estructura de la matriz antes del enfriamiento también afectará la diferencia de volumen específico antes y después del enfriamiento del molde. Bajo ciertas condiciones, la calidad de la estructura original en el acero se ha convertido en el principal factor que afecta la deformación del tratamiento térmico. Para reducir la deformación del enfriamiento, además de tomar medidas efectivas durante el proceso de enfriamiento, también se debe controlar adecuadamente la microestructura del acero antes del enfriamiento.

Parte 1

Forja razonable

La práctica ha demostrado que la forja razonable es la clave para reducir la deformación del tratamiento térmico y garantizar la vida útil del molde. Es particularmente importante para el acero aleado como crwmn, cr12 y cr12mov. La premisa para lograr una baja deformación de este tipo de acero es que ha sido completamente forjado para minimizar el grado de segregación de carburo en el acero. Por lo tanto, es necesario controlar correctamente el proceso de forja a partir de los siguientes cinco pasos:

(1) el método de forja requiere varias piezas forjadas para formarse, y el acero de alta aleación generalmente debe formarse no menos de tres veces para garantizar que los carburo se rompan y se distribuyan uniformemente.

(2) la relación de forja debe tener una cierta relación de forja, como la relación total de forja de acero de alta aleación, generalmente 8 - 10.

(3) la velocidad de calentamiento se calienta lentamente a unos 800 ° c, y luego se calienta lentamente a 1100 - 1150 ° c. Durante el proceso de calentamiento, el blanco debe voltearse con frecuencia para garantizar un calentamiento uniforme y una combustión completa.

(4) controlar la temperatura final de forja. Si la temperatura de forja final es demasiado alta, el tamaño del grano puede crecer fácilmente y las propiedades empeoran (si la presión de forja final es demasiado baja y la plasticidad disminuye, la estructura de la banda se forma fácilmente y se rompe fácilmente).

Parte 2

Tratamiento de precalentamiento

La deformación y el agrietamiento del molde no solo están relacionados con el estrés generado durante el proceso de enfriamiento, sino también con la estructura original y el estrés interno residual antes del enfriamiento. Por lo tanto, el blanco del molde debe ser precalentado según sea necesario.

En términos generales, los moldes más pequeños hechos de acero T7 y t8 son propensos a la expansión de volumen durante el enfriamiento. La deformación por enfriamiento se puede reducir si el tratamiento de enfriamiento y templado se realiza con antelación para obtener una estructura de peral volcánico de retorno más grande que el volumen. Para los moldes más grandes hechos de acero de alto contenido de carbono T10 y t12, que son propensos a la contracción de volumen durante el proceso de enfriamiento, se debe utilizar el recocido esferoidizado para obtener mejores resultados que el tratamiento de endurecimiento.

Para el acero para herramientas de baja aleación, el tratamiento de templado después del procesamiento mecánico hace que los carburo de aleación se distribuyan uniformemente, lo que tiene un buen efecto en la mejora de la estructura y la eliminación de los efectos adversos de la forja y la estructura original. El tratamiento de templado puede obtener una distribución uniforme de carburo y una estructura de sorita de grano fino, aumentando el volumen específico de la estructura original, lo que no solo mejora las propiedades mecánicas del acero, sino que también ayuda a reducir la deformación. Para los moldes de acero para herramientas de alta aleación (como el acero de alto cromo), después del enfriamiento y templado, se producirán diferentes grados de contracción durante el enfriamiento. Por lo tanto, si el templado a alta temperatura en el endurecimiento se cambia al tratamiento de recocido, se pueden obtener mejores resultados después del enfriamiento.

El uso de acero estructural de aleación pretratada puede obtener una mayor dureza y reducir los cambios de volumen específicos durante el enfriamiento, lo que favorece la reducción de la deformación y el agrietamiento por enfriamiento. El uso del recocido a baja temperatura para eliminar el estrés de trabajo en frío en el molde es más simple que el tratamiento de enfriamiento y templado, el ciclo es más corto, la oxidación es menor y se pueden usar los mismos procesos para tratar diferentes materiales.

Para eliminar la red de carburo causada por la mala forja y aumentar la profundidad de la capa de enfriamiento, se puede utilizar el tratamiento de Normalización.

En resumen, todo tipo de tratamientos de precalentamiento deben seguir las leyes de expansión y contracción del molde, preajustar la estructura original y eliminar el estrés del mecanizado para reducir la deformación y el agrietamiento.

4. adoptar un proceso razonable de tratamiento térmico

Para reducir y prevenir la deformación por enfriamiento de la pieza de trabajo, además de diseñar razonablemente la pieza de trabajo, la selección de materiales, establecer requisitos técnicos para el tratamiento térmico, realizar correctamente el Procesamiento térmico (fundición, forja, soldadura) y el tratamiento de precalentamiento de la pieza de trabajo, es más importante prestar atención a las siguientes preguntas en el tratamiento térmico:

(1) selección razonable de la temperatura de calentamiento

Bajo la premisa de garantizar la dureza del enfriamiento, generalmente se recomienda elegir la temperatura de enfriamiento más baja posible. Sin embargo, para algunos moldes de acero aleado con alto contenido de carbono (como el acero crwmn y cr12mo), la deformación del endurecimiento se puede controlar aumentando adecuadamente la temperatura de enfriamiento, lo que puede reducir el punto ms y aumentar el contenido de Austenita residual. Además, para los moldes de acero al carbono de alto espesor, la temperatura de enfriamiento también se puede aumentar adecuadamente para evitar la aparición de grietas de enfriamiento. Para los moldes que son fáciles de deformar y agrietar, también se debe realizar un recocido de eliminación de esfuerzo antes del enfriamiento.

(2) calentamiento razonable

El calentamiento debe ser lo más uniforme posible para reducir la tensión térmica durante el proceso de calentamiento. Para los moldes de acero de alta aleación con gran sección transversal, forma compleja y altos requisitos de deformación, generalmente se debe precalentar o limitar la velocidad de calentamiento.

(3) selección correcta del método de enfriamiento y el medio de enfriamiento

En la medida de lo posible, se seleccionan los métodos de enfriamiento preconfriado, enfriamiento graduado y enfriamiento graduado. El enfriamiento preconfriado tiene un buen efecto en la reducción de la deformación de moldes delgados o delgados, y puede desempeñar un papel en la reducción de la deformación hasta cierto punto para moldes con grandes diferencias de espesor. Para moldes con formas complejas y secciones transversales significativamente diferentes, es mejor usar enfriamiento graduado. Si el acero de alta velocidad se apaga por etapas a 580 - 620 ° c, básicamente se puede evitar la deformación y el agrietamiento del enfriamiento.

(4) dominar correctamente el método de operación de enfriamiento

Elija correctamente el método para enfriar la pieza de trabajo en el medio para garantizar que el molde obtenga el enfriamiento más uniforme y entre en el medio de enfriamiento en la dirección de la resistencia mínima, de modo que la superficie de enfriamiento más lenta se mueva hacia el líquido. Cuando el molde se enfría por debajo del punto ms, debe dejar de moverse. Por ejemplo, para moldes con espesor desigual, primero se debe enfriar la parte más gruesa; Para las piezas de trabajo con grandes cambios en la sección transversal, se puede reducir la deformación del tratamiento térmico aumentando los agujeros de proceso, reservando refuerzos y bloqueando el amianto en los agujeros; En el caso de las piezas de trabajo con cóncava y convexo o a través del agujero, la cóncava y el agujero deben apagarse hacia arriba para eliminar las burbujas de aire en el agujero.