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冲压模具的热处理变形和开裂

造成冲压模具热处理变形与开裂的原因是多方面的,包括钢材的化学成分与原始组织、零件的结构形状和截面尺寸以及热处理工艺等因素都会涉及。在实际生产中,变形往往是无法彻底杜绝的,只能尽量减小其发生的程度,但只要采取恰当的手段,开裂的情况完全是可以避免的。

  下面这些手段,就可以有效地解决这一问题。

  预备热处理

  所谓的预备热处理是相对于 终热处理而言的,就是在 终热处理之前增加一个起到预备作用的热处理步骤,这一步骤可以为 终热处理提供一个良好的机加性能或组织形态。常见的预备热处理工艺包括退火、正火和调质等。

  对于共析钢冲压模具的预备热处理,重点在于消除锻件内的网状二次渗碳体、细化晶粒以及内应力。具体过程是先进行正火处理,再进行球化退火。对于冲压凹模零件,应先用低温回火的方式进行稳定化处理。而对于那些形状较为复杂、精度要求高的凹模,由于在热处理中发生形变和开裂的可能性更高,因此在其粗加工完成后和精加工开始之前,要进行适当的调质处理,为 终的热处理作组织准备,以尽量避免开裂的发生。

  淬火加热方式和零件的防护

  淬火和回火是 易使零件产生变形和开裂的过程。对于一些小型冲压凸凹模、细长圆柱形零件或高合金钢模具零件等,应避免使用直接加热的淬火方式,而是先将其预热至520到580摄氏度,然后再放入中温盐浴炉内加热至淬火温度。实践证明,采用这种加热方式的零件,比直接在电炉或反射炉中加热淬火,变形量明显要小,开裂情况也基本上可以避免。

  淬火中,奥氏体零件如果加热温度过高,会使晶粒粗大,而且容易造成氧化、脱碳等现象,导致零件变形和开裂;而温度偏的话低则会造成零件内孔收缩,孔径尺寸变小。因此,应在加热温度允许的范围内,尽量选择温度上限进行淬火。而对于合金钢,加热温度偏高,会引起内孔膨胀,孔径尺寸变大, 好选则允许温度的下限。

冲床模具另外,在进行淬火和回火处理时,有必要对零件容易发生变形和开裂的部位,采取措施进行有效地保护,使其形状与截面对称,内应力保持均衡。尤其对于那些形状复杂的零件更是如此。常用的保护方法包括捆包法、填充法和堵塞法等。

  冷却方式优化和冷却剂的选择

  当零件加热完毕,从炉中取出后不应直接放入冷却剂中,那样容易造成局部温差过大而导致变形和开裂。正确的方法是应先将零件置于空气之中进行预冷,然后再放入冷却剂中淬火。为保证零件各个部分冷却速度均匀,放入冷却剂后还应进行适当旋转,且旋转方向 好是不固定。

  冲床模具冷却剂的选择也同样重要。对于合金钢而言有些多孔模具零件,具有在油中冷却收缩,在硝酸盐中冷却膨胀的特征,合理利用两种不同介质,也可以减小由于淬火造成的零件变形。

  回火处理的控制

  零件在冷却剂中淬火之后,不应该在空气中停留过久,而是要及时放入回火炉中进行回火处理,以消除零件的内应力,减小变形和开裂倾向。尤其对于一些需要进行线切割加工的冲压模零件,在线切割加工之前采用分级淬火和多次回火热处理,可以有效提高零件的淬透性,使其内应力分布均匀,不易发生变形和开裂。在回火处理过程中,一定要避免低温回火脆性和高温回火脆性的出现。