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沖壓模具零件的結(jié)構(gòu)形狀,截面尺寸的差異,不同的熱處理過程中加熱和冷卻速度,熱應(yīng)力和組織應(yīng)力和體積變化的相變的組合下,造成部分體積膨脹或收縮,這樣的尺寸和形狀偏差、變形,甚至開裂原因。影響沖壓模具熱處理變形和開裂的原因是多方面的,主要是與鋼的化學(xué)成分和原結(jié)構(gòu)截面尺寸和形狀的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和熱處理工藝等因素有關(guān)。熱處理變形是不可避免的,但可以防止裂紋的產(chǎn)生。
預(yù)備熱處理:沖壓模鍛件,共析鋼要?dú)w一化處理,然后進(jìn)行球化退火,以消除鍛造在二次滲碳體網(wǎng),細(xì)化晶粒,消除內(nèi)應(yīng)力,并為后續(xù)的治療準(zhǔn)備組織。沖壓前應(yīng)進(jìn)行冷回火。對于一些比較復(fù)雜的形狀,高精度模具,在粗加工完成前,應(yīng)先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,以減少淬火變形,避免開裂傾向,并為熱處理做好準(zhǔn)備。
淬火和回火工藝的優(yōu)化:淬火零件的保護(hù):淬火和回火是影響沖壓件熱處理變形或開裂的重要因素。對于易變形或易開裂的零件,須采取有效的防護(hù)措施,使零件形狀、截面對稱、內(nèi)應(yīng)力均化。常用的保護(hù)方法有:包法、完井法、塊法。
加熱方式的改進(jìn):對于一些小型沖壓密集或細(xì)長圓柱形零件,預(yù)熱到520-580℃之前,再放入中溫鹽浴爐加熱淬火溫度,比直接使用電爐、反射爐加熱淬火零件變形明顯減小,并能控制開裂傾向。特別是高合金鋼模具零件,正確的加熱方法是:預(yù)熱,然后上升至淬火溫度。在加熱過程中,應(yīng)縮短高溫期,減少淬火變形,避免產(chǎn)生細(xì)小裂紋。
加熱溫度的測定:淬火溫度過高,使奧氏體晶粒粗大,導(dǎo)致氧化和脫碳,零件變形和開裂傾向增大。在一定的加熱溫度范圍內(nèi),淬火溫度降低會(huì)導(dǎo)致零件的孔縮,孔徑變小。因此,應(yīng)選擇加熱溫度上限的調(diào)節(jié)。在合金鋼的情況下,加熱溫度高,導(dǎo)致內(nèi)孔擴(kuò)大,孔徑變大。因此,應(yīng)選擇加熱溫度下限值。
合金鋼冷卻液的選擇,降低淬火變形的途徑是采用硝酸鉀和亞硝酸鈉恒溫淬火或間斷淬火,特別適用于復(fù)雜形狀、尺寸要求的沖壓模具。有些多孔模具零件(如多孔模具),等溫淬火時(shí)間不宜過長,否則會(huì)使孔或孔間距變大。如果使用冷卻收縮油,利用硝酸鹽的冷卻膨脹特性,采用雙介質(zhì)淬火降低零件變形是合理的。
冷卻方式的優(yōu)化:當(dāng)零件從爐冷卻之前,應(yīng)放置在適當(dāng)?shù)目諝忸A(yù)冷,然后進(jìn)入冷卻淬火,減少零件淬火變形和開裂傾向于防止零件的有效方法之一。模具零件進(jìn)入冷卻液后,應(yīng)適當(dāng)旋轉(zhuǎn),并使旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化,有利于構(gòu)件保持均勻的冷卻速度,能明顯降低變形,防止開裂傾向。
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