表面熱處理模具注意事項

點擊次數:   更新时间:19/02/13 11:19:02     来源:www.qinborechuli.com關閉分    享:
  平時我們在進行模具制作的時候,都會選擇表面熱處理,有時候會出現模具有缺陷現象,這時候我們應當如何去進行處理呢,下面來看下。
  一、我們先來了解一下模具熱處理缺陷原因和如何預防
  模具的熱處理包含了預備熱處理、熱處理及表面強化處理。通常熱處理缺陷是指模具在熱處理過程中或在以後的工序中以及使用過程中出現的各種缺陷,如淬裂、變形超差、硬度不足、電加工開裂、磨削裂紋、模具的早期破壞等。下面作較細致的分析。
  大型模具的感應碎火
  一、淬裂
  淬裂的原因及預防措施如下:
  1、形狀效應,主要是設計因素造成的,如圓角R過小、孔穴位置設置不當,截面過渡不好。
  2、過熱(過燒),主要是由控溫不准或跑溫、工藝設置溫度過高、爐溫不均等因素造成,預防措施包括檢修、校對控溫系統,修正工藝溫度,在工件與爐底板間加墊鐵等。
  3、脫碳,主要由過熱(或過燒)、空氣爐無保護加熱、機加余量小,鍛造或預備熱處理殘留脫碳層等因素造成,預防措施爲可控氣氛加熱,鹽浴加熱,真空爐、箱式爐采用裝箱保護或使用防氧化塗料;機加工余量加大2~3mm。
  4、冷卻不當,主要是冷卻劑選擇不當或過冷造成,應當掌握淬火介質冷卻特性或回火處理。
  5、模具鋼材組織不良,如碳化物偏析嚴重,鍛造質量差,預備熱處理方法不當等,預防措施是采用正確的鍛造工藝和合理的預備熱處理制度。
  二、硬度不足
  硬度不足的原因和預防措施如下:
  1、爐或進入冷卻槽方法不當等原因造成,應該修正工藝溫度,檢修校核控溫系統,裝爐時,工件間隔合理擺放均勻,分散入槽,禁止堆積或成捆入槽冷卻。
  2、淬火溫度過高,這是由工藝設置溫度不當或控溫系統誤差造成,應當修正工藝溫度,檢修校核控溫系統。
  3、過回火,這是由回火溫度設置過高、控溫系統故障誤差或爐溫過高時入爐造成,應當修正工藝溫度,檢修校核控溫系統,不高于設置爐溫裝入。
  4、冷卻不當,原因是預冷時間過長,冷卻介質選擇不當,淬火介質溫度漸高而冷卻性能下降,攪拌不良或出槽溫度過高等,措施:出爐、入槽等要快;掌握淬火介質冷卻特性;油溫60~80℃,水溫30℃以下,當淬火量大而使冷卻介質升溫時,應添加冷卻淬火介質或改用其它冷卻槽冷卻;加強冷卻劑的攪拌;在Ms+50℃時取出。
  5、脫碳,這是由原材料殘留脫碳層或淬火加熱時造成,預防措施爲可控氣氛加熱,鹽浴加熱,真空爐、箱式爐采用裝箱保護或使用防氧化塗料;機加工余量加大2~3mm。

  三、表面熱處理變形超差
  在機械制造中,熱處理的淬火變形是絕對的,而不變形才是相對的。換句話說,只是一個變形大小的問題。這主要是由于熱處理過程中馬氏體相變具有表面浮凸效應。預防熱處理變形(尺寸變化和形狀變化)是一項非常困難的工作,在許多情況下,不得不依靠經驗加以解決。這是因爲不僅鋼種和模具形狀對熱處理變形有影響,不當的碳化物分布狀態及鍛造和熱處理方法同樣會引起或加劇,而且在熱處理諸多條件中,只要某一條件發生變化,鋼件的變形程度就會有很大變化。盡管在相當長時間還主要靠經驗和試探法去解決熱處理變形問題,但正確掌握模具鋼材鍛造、模塊取向、模具形狀、熱處理方法與熱處理變形的關系,從已經積累的實際數據中去把握熱處理變形規律,建立有關熱處理變形的檔案資料,卻是一項極有意義的工作。
  四、脫碳
  脫碳是由于鋼件在加熱或保溫時,因周圍氣氛的作用,使表面層部分的碳全部或部分喪失的現象和反應。鋼件的脫碳不僅會造成硬度不足、淬裂和熱處理變形及化學熱處理缺陷,而且對疲勞強度、耐磨性及模具性能也有很大影響。
  五、放電加工引起的裂紋
  在模具制造中,采用放電加工(電脈沖及線切割)是越來越普遍采用的加工方法,但隨著放電加工的廣泛應用,其引起的缺陷也相應增多。由于放電加工是借助于放電所産生的高溫而使模具表面熔化的加工方法,因此,在其加工表面形成白色的放電加工變質層,並産生800MPa左右的拉應力,這樣,在模具的電加工過程中常出現變形或裂紋等缺陷。因此,采用放電加工的模具,必須充分掌握放電加工對模具鋼材的影響,並預先采取相應的預防措施。防止熱處理時的過熱和脫碳,並進行充分回火以降低或消除殘留應力;爲了充分消除淬火時産生的內應力,要進行高溫回火,因此應采用能承受高溫回火的鋼種(如DC53型、ASP—23、高速鋼等),以穩定的放電條件進行加工;放電加工後,作穩定化松馳處理;設置合理的工藝孔、槽;充分消除再凝固層,以便在健全的狀態下使用;利用矢量平移原理,對切割前哨已集中的部分內應力切通引流分散釋放。
  六、韌性不足
  韌性不足的原因可能是淬火溫度過高,且保溫時間過長引起晶粒粗化造成的,或由于沒有避開回火脆性區進行回火。
  七、磨削裂紋
  當工件內有大量的殘留奧氏體時,在磨削熱的作用下,發生回火轉變,從而産生組織應力,導致工件開裂。其預防措施是:淬火後進行深冷處理或多次重複回火(模具回火一般爲2~3次,即使是冷加工用低合金工具鋼也是如此),大限度地降低殘留奧氏體量。
  二、模具熱處理過程中的常見問題
  熱處理各金相組織改變
  1、H13模具鋼如何熱處理硬度才能達到58℃?
  進行1050~1100℃加熱淬火,油淬,可以達到要求,但一般熱作模具是不要求這麽高的硬度的,這麽高的硬度性能會很差,不好用,一般在HRC46~50性能好、耐用。
  2、模具熱處理過後表面用什麽洗白?
  问题补充:一般模具都用油石先打过再拿去渗氮,渗氮回来又要用油石把那一层黑的擦白,再抛光很麻烦,不擦白打不出镜面来,材料有H13 的,有进口的好多种,如果有药水能洗白的话,就可以直接抛光了。
  (1)可以用不锈钢酸洗液,或者盐酸清洗。喷砂处理也可以。磨床磨的话费用高,而且加工量大,有可能使尺寸不达标的。盐酸洗不掉的话,估计您用的是高铬的模具钢?是D2还是 H13?高铬模具钢的氧化层比较难洗掉。用不锈钢酸洗液应该可以,磨具商店或者不锈钢商店都有卖的。
  (2)你们没有不锈钢酸洗膏吗?那种可以。H13这类含铬比较高的模具钢,氧化层是难以用盐酸洗掉的。还有一个办法,模具既然已经油石磨过,表面就是比较光滑的。实际上,可以先只用粗的油石打磨,或者用砂带打磨,之后就去热处理。回来之后再用细油石打磨。也可以用纤维轮先打磨,就可以有效的把黑皮去除,再研磨抛光。或者喷砂,用800 目的碳化硼做一遍喷砂试试,应该就能够去除黑皮,还不需要化太多功夫重磨。
  3、表面熱處理廠對金屬是怎麽熱處理的?
  熱處理廠的設備非常多,爐子大概有箱式爐,井式爐,箱式爐用的多,很多熱處理都可以在這裏面處理,比如退火,正火和淬火的加熱過程,回火這些常見的熱處理。
  其實就是一個用電加熱的爐子,先將爐子升溫到預定溫度,然後把工件丟進去,等待一段時間到預定溫度,然後保溫一段時間,然後取出,或者在爐子裏一起冷卻,井式爐一般是作爲滲碳處理設備,是一個埋到地下的爐子,工件放進去之後,密封,然後往爐子裏面滴入一些富碳液體,比如煤油或則甲醇,然後在高溫下這些液體分解成碳原子滲入工件表面。
  淬火池是淬火的场所,就是一个池子,里面有水溶液或者是油,就是箱式炉出来的工件淬火的冷却的地方,一般就是直接丢进去,然后等一段时间捞出来。还有其他的一些设备,比如高频机,就是一个可以将 50 赫兹的工频电变成一个200K 赫兹电流的超大功率的设备,比如常见的有 200 千瓦的大功率,然后用一个内部通冷却水的铜管做的线圈放在工件的外面,一般几十毫米的工件,几秒种到十几秒的时候你就看到工件表面变红,表面温度到预定值的时候,然后有一个水套升上来喷淬火液到工件表面,完成淬火过程。常见的就这些了。
  4、我们的 Cr12 或 Cr12MoV 的材料热处理和裂了几次了,为什么?
  五金模具上的將零件尺寸、形狀及熱處理要求,和你們采取的熱處理工藝曲線告之,否則很難講。這兩種鋼是一類,屬高碳高鉻萊氏體鋼,本身就有冷裂傾向。熱處理工藝也較複雜。
  下面在没有上述资料的情况下谈些我的经验: 950-1000C 淬火,油冷,HRC>58. 为获得热硬性和高的耐磨性,淬火温度增高至 1115-1130C,油冷。细薄的可空冷,为了减少变形也在 400-450C 盐液冷却。不要在 300-375C 回火,会降低工具的韧性,出现回火脆性,另外淬后立即回火。高于1100C 淬火的,在520C 回火 2-3 次。请注意过高的淬火温度会有脱碳的倾向,为此可在淬火前进行预先热处理--球化退火。
  5、怎樣區分熱處理件和沒有熱處理的工件?
  问题补充:工人不小心把一个未经热处理的生件和一批调试好的经过热处理的工件混在一起,现在如何把他们区分开来,不要切割工件看金相啊,那样会破坏在线视频,要急着发货?热处理工艺 30Cr 经正火、再淬火、然后回火,生件是铸件未经热处理。两者都经过了抛丸处理颜变色分不出来了,还有硬度都是在 35-45 之间了,靠硬度无法区分。
  如果也不能通過硬度和熱處理氧化色來判別。建議通過敲擊聲音來辨別。鑄件和淬火+回火態工件金相組織不同,內耗有差異,通過輕輕敲擊,可能能分辨。
  6、熱處理中的過燒是什麽意思?
  超过规定加热温度,致使晶粒长大,各项力学性能变坏如脆性变大,韧性下降,容易变形和开裂等等,控制好加热温度可以避免过烧。指钢在固液相线的温度范围内的某一个温度以上加热时,奥氏体晶界发生了化学成分变化,局部或整个晶界出现烧熔现象。此时晶界上会富集 S,P等化合物,导致晶界结合力降低,机械性能严重恶化。过烧后钢材不能通过热处理或加工方法补救。
  7、模具淬火裂紋産生的原因及預防措施?
  産生原因:
  1)模具材料存在嚴重的網狀碳化物偏析。
  2)模具中存在有機械加工或冷塑變形應力。
  3)模具熱處理操作不當(加熱或冷卻過快、淬火冷卻介質選擇不當、冷卻溫度過低、冷卻時間過長等)。
  4)模具形狀複雜、厚薄不均、帶尖角和螺紋孔等,使熱應力和組織應力過大。
  5)模具淬火加熱溫度過高産生過熱或過燒。
  6)模具淬火後回火不及時或回火保溫時間不足。
  7)模具返修淬火加熱時,未經中間退火而再次加熱淬火。
  8)模具熱處理的,磨削工藝不當。
  9)模具熱處理後電火花加工時,硬化層中存在有高的拉伸應力和顯微裂紋。
  預防措施:
  1)嚴格控制模具原材料的內在質量
  2)改進鍛造和球化退火工藝,消除網狀、帶狀、鏈狀碳化物,改善球化組織的均勻性。
  3)在機械加工後或冷塑變形後的模具應進行去應力退火(>600℃)後再進行加熱淬火。
  4)對形狀複雜的模具應采用石棉堵塞螺紋孔,包紮危險截面和薄壁處,並采用分級淬火或等溫淬火。
  5)返修或翻新模具時需進行退火或高溫回火。
  6)模具在淬火加熱時應采取預熱,冷卻時采取預冷措施,並選擇合適淬火介質。
  7)應嚴格控制淬火加熱溫度和時間,防止模具過熱和過燒。
  8)模具淬火后应及时回火,保温时间要充分,高合金复杂模具应回火 2-3 次。
  9)選擇正確的磨削工藝和合適的砂輪。
  10)改進模具電火花加工工藝,並進行去應力回火。
  8、怎麽進行大型沖壓模具的熱處理?尤其切邊這類模具經常生産有毛刺,不能正常運行的情況。
  (1)模具熱處理盡量選真空熱處理,以獲得小的變形量。
  (2)模具可采用拼接結構,分成小塊就好熱處理了。用慢絲割,精度高、光潔度高、變形小。間隙有保證,毛刺會小的。看看你的設備精度是否很差。
  (3)切边毛刺大除了上面的几位提到的,我认为凸模单边受力,强度不够可能性大。是否凸模太单薄?是否设计靠刀?还有板料热处理后有残余应力,线割后会出现变形,可以考虑较大的线割孔预先铣出再热处理,留3~4mm 线割。
  9、我用H13鋼來做熱擠壓模具鍛造工件是黃銅熱處理爲45~48°模具直徑120mm,高70mm,工作數小時後模具開裂?
  (1)鍛壓溫度大概是900~1000℃?是不是溫度太高了?模具使用前沒有經過充分預熱也有可能容易開裂。模具設計不合理也有可能容易開裂。將模具的回火溫度提高一些,縮小和實際鍛壓溫度的差距,回火實際長一些。
  (2)這個要綜合考慮的,必要的時候要做下金相,才能基本判斷原因的哦。
  10、模具表面有軟點産生原因及預防?
  産生原因:
  1)模具在熱處理前表面有氧化皮、鏽斑及局部脫碳。
  2)模具淬火加熱後,冷卻淬火介質選擇不當,淬火介質中雜質過多或老化。
  預防措施:
  1)模具熱處理前應去除氧化皮、鏽斑,在淬火加熱時適當保護模具表面,應盡量采用真空電爐、鹽浴爐和保護氣氛爐中加熱。
  2)模具淬火加熱後冷卻時,應選擇合適的冷卻介質,對長期使用的冷卻介質要經常進行過濾,或定期更換。
  11、模具熱處理前組織不佳?
  産生原因:
  1)模具鋼材料原始組織存在嚴重碳化物偏析。
  2)鍛造工藝不佳,如鍛造加熱溫度過高、變形量小、停鍛溫度高、鍛後冷卻速度緩慢等,使鍛造組織粗大並有網狀、帶狀及鏈狀碳化物存在,使球化退火時難以消除。
  3)球化退火工藝不佳,如退火溫度過高或過低,等溫退火時間短等,可造成球化退火組織不均或球化不良。
  預防措施:
  1)一般應根據模具的工作條件、生産批量及材料本身的強韌化性能,盡量選擇品質好的模具鋼材料。
  2)改進鍛造工藝或采用正火預備熱處理,來消除原材料中網狀和鏈狀碳化物及碳化物的不均勻性。
  3)對無法進行鍛造的碳化物偏析嚴重的高碳模具鋼可進行固溶細化熱處理。
  4)對鍛造後的模坯制定正確的球化退火工藝規範,可采用調質熱處理和快速勻細球化退火工。
  5)合理裝爐,保證爐內模坯溫度的均勻性。
  12、模具淬火後組織粗大,使用時將會使模具産生斷裂,嚴重影響模具的使用壽命?
  産生的原因:
  1)模具钢材混淆,实际钢材淬火温度远低于要求模具材料的淬火温度(如把 GCr15 钢当成3Cr2W8V 钢)。
  2)模具鋼淬火前未進行正確的球化處理工藝,球化組織不良。
  3)模具淬火加熱溫度過高或保溫時間過長。
  4)模具在爐中放置位置不當,在靠近電極或加熱元件區易産生過熱。
  5)對截面變化較大的模具,淬火加熱工藝參數選擇不當,在薄截面和尖角處産生過熱。
  預防措施:
  1)鋼材入庫前應嚴格進行檢驗,嚴防鋼材混淆亂放。
  2)模具淬火前應進行正確的鍛造和球化退火,以確保良好的球化組織。
  3)正確制定模具淬火加熱工藝規範,嚴格控制淬火加熱溫度和保溫時間。
  4)定期檢測和校正測溫儀表,保證儀表正常工作。
  5)模具在爐中加熱時應與電極或加熱元件保持適當的距離。
  13、用 Cr12MoV 钢制造冷模具应如何进行热处理?
  高硬度高耐磨高韧性优化处理:980~1200℃加热淬火,油淬(机油)400 ℃回火一次,240 ℃回火一次,HRC57~61,超耐用不崩刃。
  14、H13模具钢热处理后出现裂是什么原因,淬火温度是1100 ℃,放在油中冷却?
  可以进行金相分析,看表面是否有材料是否有脱碳现象,开裂的话一般都是脱碳引起,H13 一般都是做挤压模,对材料的硬度要求不是很高,你用的是不是真空炉建议用 1030~1050℃试下。.
  15、模具的導柱導套通常采用什麽材料?采用何種熱處理,達到怎樣的性能要求?
  (1)在内地用45#碳素结构钢或碳素工具钢,热处理淬火硬度 HRC45 左右,达不到HRC58~62,就是到了那么高,很易断。
  (2)一板高要求的是用SKD61或SKD11和H13等熱處理淬火硬度HRC51左右。
  16. 模具制造中热处理的用途?怎样应用?
  問題補充:是不是模板加工好以後進行熱處理,主要是哪個環節?
  模具制造中热处理的作用: 提高硬度、耐磨性,从而提高其寿命;强度加强,变形减小,保证模具的精度和精度稳定性。
  17、模具的失效原因分析?
  失效大部分是由斷裂、磨損和變形而引起,其主要原因是熱處理不當和模具加工不良。因此,合理選擇材料、正確制訂熱處理工藝,提高熱處理質量,對于延長模具使用壽命起著關鍵作用。模具熱處理包括預先熱處理和熱處理,熱處理的目的是使模具有良好的表面質量和強度、塑性和韌性的合理配合。
  18、Cr12mov 模具钢热处理后出现一块一块的掉的原因?
  (1)你可能是在淬火時,超過溫度太多,過熱,造成晶粒粗,脫碳嚴重,馬氏體粗大,斷口粗晶,韌性、塑性低。
  (2)加熱溫度過高、保溫時間過長,造成材料表面脫碳嚴重,組織晶粒粗大、結合力差,塑性顯著降低。
  建議:校對加熱設備;調整淬火、回火溫度和時間;做試樣熱處理工藝試驗,進行必要性能測試分析。
  19、鹽浴熱處理的優點?
  優點:受熱均勻變形量小,少無氧化脫碳,加熱快,能很快轉變工件內部組織結構,保溫性能和加熱均勻性能好,可以進行固溶處理加熱,適用性廣泛,可進行近乎無氧化的出貨處理等。
  缺點:工作環境惡劣,對工件有一定腐蝕,使用壽命相對較短,工作空間尺寸和功率來講,功率較大,尺寸較小。而且廢鹽對環境有些汙染,如果客戶有對無氧化有較高要求的話可以考慮,成本一般情況。
  20、檢驗熱處理效果用什麽方法?
  简单的检查表面硬度。准确的破检:检查淬硬层深、心部硬度、淬火金相组织等级、调质金相组织等级。淬硬层深临界硬度值=淬火硬度小值 X0.8。
  21、模具材料深冷處理的作用有哪些?
  深冷處理是淬火後工件冷卻過程的延續,在模具在线视频中的應用主要體現在冷作模具鋼和高速鋼、軸承鋼,冷作模具和模具配件都有深冷技術應用的案例。深冷將會改變一些相關機械性能,主要作用如下幾點:提升工件的硬度及強度,保證工件的尺寸精度提高工件的耐磨性,提高工件的沖擊韌性,改善工件內應力分布,提高疲勞強度,提高工件的耐腐蝕性能。
  22、熱處理後線割開裂是模板的問題還是熱處理的問題?
  (1)有的人認爲是熱處理的問題。因爲沒有經過熱處理的鋼進行線切割是很難開裂的,線切割開裂是因爲切割時出現應力集中。因此熱處理時不光要達到熱處理要求的硬度還必須消除內應力。消除內應力的關鍵就是回火的溫度和回火的時間。若回火溫度太底,回火時間再長內應力也無法消除;若回火溫度太高,雖然消除了應力,但卻不能達到要求;若回火溫度合適,但回火時間太短,應力也無法完全消除。因此熱處理後線切割開裂的關鍵是回火溫度和回火時間的控制。
  (2)熱處理後線切割開裂這種情況比較複雜,有模具淬火後回火不充分的可能,也有模具鍛造時存在缺陷的可能。如果是一般的碳鋼模具,回火不充分是主要原因,需要優先考慮,對高合金模具來說,也有可能材料本身存在缺陷,如雜質、碳化物偏析等情況,這些需要高倍金相檢測才能判斷。
  23、Cr12MoV熱處理爆裂原因有哪些?
  (1)冷卻介質是否冷卻過快(不能用鹽水,水劑等)
  (2)淬火前,可能沒有退好火,造成內應力過大
  (3)材料冶金不好(非金屬夾雜物,帶狀組織,共晶碳化物)
  (4)淬火時,爐溫升的過快
  (5)沒有及時回火
  24、什麽是非熱處理強化?
  表面處理:如鍍硬鉻,增加零件的耐磨性;
  噴丸強化:用于承受交變應力下工作的零件,可以大大提高疲勞強度;
  滾壓:利用滾壓工具在常溫狀態下對零件表面施加壓力,使金屬表面産生塑性變形,修正金屬表面的微觀幾何形狀,提高表面光潔度,提高零件疲勞強度以及耐磨性和硬度。
  對于模具表面熱處理的事項,我們在制造過程中也需要多加的注意到,以及在後期的使用過程中增強本身的質量。
  編輯:summer

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