模具熱處理變形及預(yù)防

　　模具熱處理變形是模具處理過程的主要缺陷之一，對一些精密復(fù)雜模具，常因熱處理變形而報廢，因此控制精密復(fù)雜模具的變形一直成為熱處理生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。

　　眾所周知，模具在熱處理時，特別是在淬火過程中，由于模具截面各部分加熱和冷卻速度的不一致而引起的溫度差，加之組織轉(zhuǎn)變的不等時性等原因，使得模具截面各部分體積脹縮不均勻，組織轉(zhuǎn)變的不均勻，從而引起“組織應(yīng)力”和模具內(nèi)外溫差所引起的熱應(yīng)力。當(dāng)其內(nèi)應(yīng)力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。

　　因此，減少和控制精密復(fù)雜模具變形乃是廣大熱處理工作者的一項重要的研究課題。

　　本文試就精密復(fù)雜模具變形狀況、變形原因的研究，來探討減少和控制精密復(fù)雜模具變形的措施，以提高模具產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。

　　一、模具材料的影響

　　1、模具的選材

　　某機(jī)械廠從選材和熱處理簡便考慮，選擇T10A鋼制造截面尺寸相差懸殊、要求淬火后變形較小的較復(fù)雜模具，硬度要求56-60HRC。熱處理后模具硬度符合技術(shù)要求，但模具變形較大，無法使用，造成模具報廢。后來該廠采用微變形鋼Cr12鋼制造，模具熱處理后硬度和變形量都符合要求。

　　因此制造精密復(fù)雜、要求變形較小的模具，要盡量選用微變形鋼，如空淬鋼等。

　　2、模具材質(zhì)的影響

　　某廠送來一批Cr12MoV鋼較復(fù)雜模具，模具都帶有￠60m m圓孔，模具熱處理后，部分模具圓孔出現(xiàn)橢圓，造成模具報廢。

　　一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼，不應(yīng)該出現(xiàn)較大變形。我們對變形嚴(yán)重的模具進(jìn)行金相分析發(fā)現(xiàn)，模具鋼中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布。

　　(1)模具橢圓(變形)產(chǎn)生的原因 這是因為模具鋼中呈一定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹系數(shù)比鋼的基體組織小30%左右，加熱時它阻止模具內(nèi)孔膨脹，冷卻時又阻止模具內(nèi)孔收縮，使模具內(nèi)孔發(fā)生不均勻的變形，使模具的圓孔出現(xiàn)橢圓。

　　(2)預(yù)防措施①在制造精密復(fù)雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產(chǎn)的材質(zhì)較差鋼材。②對存在碳化物嚴(yán)重偏析的模具鋼要進(jìn)行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物不均勻分布的等級，消除性能的各向異性。③對鍛后的模具鋼要進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，使之獲得碳化物分布均勻、細(xì)小和彌散的索氏體組織、從而減少精密復(fù)雜模具熱處理后的變形。④對于尺寸較大或無法鍛造的模具，可采用固溶雙細(xì)化處理，使碳化物細(xì)化、分布均勻，棱角圓整化，可達(dá)到減少模具熱處理變形的目的。

　　二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響

　　有些模具選材和鋼的材質(zhì)都很好，往往因為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如薄邊、尖角、溝槽、突變的臺階、厚薄懸殊等，造成模具熱處理后變形較大。

　　1、變形的原因

　　由于模具各處厚薄不均或存在尖銳圓角，因此在淬火時引起模具各部位之間的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的不同，導(dǎo)致各部位體積膨脹的不同，使模具淬火后產(chǎn)生變形。

　　2、預(yù)防措施

　　設(shè)計模具時，在滿足實際生產(chǎn)需要的情況下，應(yīng)盡量減少模具厚薄懸殊，結(jié)構(gòu)不對稱，在模具的厚薄交界處，盡可能采用平滑過渡等結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)模具的變形規(guī)律，預(yù)留加工余量，在淬火后不致于因為模具變形而使模具報廢。

　　對形狀特別復(fù)雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結(jié)構(gòu)。

　　三、模具制造工序及殘余應(yīng)力的影響

　　在工廠經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，一些形狀復(fù)雜、精度要求高的模具，在熱處理后變形較大，經(jīng)認(rèn)真調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，模具在機(jī)械加工和最后熱處理未進(jìn)行任何預(yù)先熱處理。

　　1、變形原因

　　在機(jī)械加工過程中的殘余應(yīng)力和淬火后的應(yīng)力疊加，增大了模具熱處理后的變形。

　　2、預(yù)防措施

　　(1)粗加工后、半精加工前應(yīng)進(jìn)行一次去應(yīng)力退火，即(630-680)℃×（3-4)h爐冷至500℃以下出爐空冷，也可采用400℃×（2-3)h去應(yīng)力處理。