影響五(wǔ)金衝(chōng)壓模具變形與開裂的(de)原因是多方麵的,主要與原始組織、鋼(gāng)材的化學成分、零件(jiàn)的結構形狀及截麵尺寸、熱處理工藝等因素有關。開裂往往是可以預防的,但是熱處理變形總是難以避免的。
在實踐中(zhōng),截麵尺寸的差異、衝壓模具零件的結構形狀、熱處理(加熱—保溫—冷卻)過程中因加熱與冷卻的速(sù)率不同,在熱應力、組織應力及相變體積變化的綜合作用下,引起零件體積膨脹或收縮,從而使尺(chǐ)寸與形狀發生偏差、變形,甚(shèn)至造成開裂。
一、預備熱處理
對(duì)於(yú)共析鋼的衝壓模具鍛件,應(yīng)先進(jìn)行(háng)正火處(chù)理,然後進行球化退火,以消除鍛件內網狀二次滲碳體,細化(huà)晶粒,消除內應力,並為後續(或終(zhōng))熱處理作好組織準備。衝壓凹模零件淬(cuì)火前,應先進行低溫回火(穩定化處理)。對一(yī)些形(xíng)狀較為複雜、精度要求高的凹模,在粗加(jiā)工後精(jīng)加工前(qián),應先進行(háng)調質處理,以減少淬火變(biàn)形,盡量避免開裂傾(qīng)向,並為(wéi)終熱處理作好組織準備。
二、優化淬火、回火處理工藝
1.回火(huǒ)處理的控製
模具零件從冷卻(què)劑(jì)中取出後,不宜在空氣中(zhōng)停留較長(zhǎng)時(shí)間,應及時放入回火爐中進行回火處理。回火處理時,應避免低溫回火脆性和高溫回火脆性。對於一些(xiē)精度要(yào)求的模具(jù)零件,淬火後采用多次回火(huǒ)處理,以消(xiāo)除內應力,減小(xiǎo)變形,避免開裂(liè)傾向。
2.淬火(huǒ)零件的防護
淬火、回火處理是影響衝壓模具零件熱處理變形或開裂的重要環節。對於(yú)淬火重要的模具零件(如凸模、凹模)易發生變形或開裂的部(bù)位,應采取有(yǒu)效的防護措施,力求使零(líng)件(jiàn)的形狀與截麵對稱,內應(yīng)力均衡。常用的防護方法如下:a.捆包法;b.填(tián)充法;c.堵塞法。
3.加熱溫度的確定
淬火加熱溫度過高,使得奧氏體晶(jīng)粒(lì)粗大,且會造成氧化、脫碳現象,零件變形與開裂的傾向增大。在規定的加熱溫度範圍內,淬火加(jiā)熱溫度偏低則會造成零件內孔收(shōu)縮,孔徑尺寸變小。故應選用(yòng)加熱溫度規範的上限植(zhí);而對於合金鋼,加熱溫度偏高(gāo),則(zé)會引起內孔膨脹,孔徑尺寸變大,因(yīn)此應選用加熱溫度的下限(xiàn)值為宜。
4.加熱方式的改進
對於一些小型的衝壓凸凹模或細長的圓柱形零件(如小衝頭),可事先預熱至520--580℃,然後放入中溫(wēn)鹽浴爐內加熱至淬火溫度,比(bǐ)直接使用電(diàn)爐或(huò)反(fǎn)射爐加(jiā)熱淬火零件變形明顯減小,且能(néng)控製開裂傾向。尤其(qí)是高合金鋼模具零件,正確的加熱(rè)方式為:先預熱(溫度(dù)為530--560℃),然後升至淬火溫(wēn)度。加熱過程中(zhōng)應盡(jìn)量縮(suō)短高溫(wēn)段(duàn)時(shí)間,以減少淬火(huǒ)變形(xíng)及避免小裂紋(wén)的生產。
5.冷卻劑的(de)選擇
對於合金鋼而言,減小淬火變形的[敏感詞]方法是使用(yòng)硝酸鉀和亞硝酸鈉熱浴的等溫淬火或分級(jí)淬火,這種方法尤其適(shì)宜處理形狀複雜、尺寸要求[敏感詞]的衝壓模(mó)。有(yǒu)些多孔模具零件(如多孔凹(āo)模),等溫淬火時間不宜過長,否則會引起孔徑或孔距變大。若利用油中冷卻收縮,以及硝酸鹽中冷卻膨脹的特征,合理應用雙介質淬火,可減小零件(jiàn)變形。
6.線切割前的淬火處理
對於一些線切割加工的衝壓模零件,線切割加工之前應采用分(fèn)級淬火和(hé)多次回(huí)火(或高溫回火)熱處理(lǐ)工藝,以提高零件的淬透性,並使(shǐ)其內應力分布趨於(yú)均勻,且處於較小內應力狀(zhuàng)態。內應力越小,線切割後的變形和開裂的傾向性就越小。
7.冷卻方式(shì)的優化
當零件從加熱爐中取出放入冷卻劑之前,應放置在空氣中適當預冷,隨後放入冷卻劑中(zhōng)淬火,這是減小零(líng)件淬火變形(xíng)及防止(zhǐ)零件開裂傾向的有(yǒu)效方法之一。模具零件放入冷卻劑後,應適當旋轉,且旋轉方向有所改變,這樣有利於零件部位保持均勻的冷卻速率,可明(míng)顯減小變形及防止開裂傾向