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压铸模具热处理工艺的研究与应用

时间:2019-04-08? 来源:青岛丰东热处理 ?编辑:青岛丰东热处理 点击: 次
金属压铸具有生产效率高、节省原材料、降低生产成本、产品性能好和精度高等特点,在生产上得到广泛应用。
压铸模具的工作表面,直接与液态金属接触,承受高压、高速流动的液态金属的冲蚀和加热,在工件脱模以后,又受到急速冷却,因此,热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀是压铸模具常见的失效形式,所以,要求压铸模具有耐冷热疲劳性能、高温下的强度和韧性、耐液态金属冲蚀性能、较高的耐热性和高的导热性、良好的抗氧化性能和高的淬透性及耐磨性等。
热处理是提高压铸模具使用寿命的重要环节。调查表明:因热处理工艺或操作不当而导致模具断裂失效占失效总数的60%左右。因此,在压铸模具生产中,需要进行正确的热处理工艺操作。
一.压铸模具的制造工艺路线
1.一般压铸模
锻造—球化退火—机械粗加工—稳定化处理—精加工成形—淬火及回火—钳工装配。
2.形状复杂、精度要求高的压铸模
锻造—球化退火(或调质处理)—粗加工—调质—电加工或精加工成形—钳工修磨—渗氮(或氮碳共渗)—研磨抛光。
二.压铸模具常规热处理工艺
热处理工艺在压铸模具制造中应用极为广泛,它能提高模具零件的使用性能,延长模具使用寿命。此外,热处理还可以改善压铸模具的加工工艺性能,提高加工质量,减少刀具磨损,因此,在模具制造中占有十分重要的地位。
压铸模具主要用钢来制造,其制造工序中的常规热处理为:球化退火、稳定化处理、调质和淬、回火。通过这些热处理工艺对钢的组织结构进行改变,使压铸模具获得所需要的组织和性能。
1.预先处理
锻压后的压铸模模坯,必须采用球化退火或调质热处理,一方面消除应力降低硬度,便于切削加工,同时为最终热处理做好组织准备。退火后,可获得均匀的组织和弥散分布的碳化物,以改善模具钢的强韧性。由于调质处理的效果优于球化退火,所以,强韧性要求高的模具,常常以调质代替球化退火。
2.稳定化处理
压铸模一般来说型腔比较复杂,在粗加工时会产生较大的内应力,在淬火时会产生变形。为了消除应力,一般在粗加工后应进行去应力退火,即稳定化处理。
其工艺为:加热温度650℃-680℃,保温2-4h后出炉空冷。形状较复杂的压铸模需炉冷至400℃以下出炉空冷。模具淬火回火后进行电火花加工,加工表面会产生变质层,易引起线切割裂纹,也应进行较低温度的去应力退火。
3.淬火预热
压铸模用钢多为高合金钢,因其导热性差,在淬火加热时必须缓慢进行,常采取预热措施。对于防变形要求不高的模具,在不产生开裂的情况下,预热次数可以少些,但防变形要求高的模具,必须多次预热。较低温度(400℃-650℃)的预热,一般在空气炉中进行;较高温度的预热,应采用盐浴炉,预热时间仍按1 min/mm计。
4.淬火加热
对于典型压铸模用钢来说,高的淬火加热温度有利于提高热稳定性和抗软化的能力,减轻热疲劳倾向,但会引起晶粒长大和晶界形成碳化物,使韧性和塑性下降,导致严重开裂。因此,压铸模要求有较高韧性时,往往采用低温淬火,而要求具有较高的高温强度时,则采用较高温度淬火。
为了获得良好的高温性能,保证碳化物能充分地溶解,得到成分均匀的奥氏体,压铸模的淬火保温时间都比较长,一般在盐浴炉中加热保温系数取0.8-1.0 min/mm。
5.淬火冷却
对于形状简单、防变形要求不高的压铸模采用油冷;而形状复杂、防变形要求高的压铸模采用分级淬火。为了防止变形和开裂,无论采用什么冷却方式,都不允许冷至室温,一般应冷到150℃-180℃、均热一定时间后马上回火,均热时间可按0.6 min/mm计算。
6.回火
压铸模必须充分回火,一般回火三次。第一次回火温度选在二次硬化的温度范围;第二次回火温度的选择要使模具达到所要求的硬度;第三次回火要低于第二次l0℃-20℃。回火后均采用油冷或空冷,回火时间不少于2 h。


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