影響五金衝壓模(mó)具變形與開(kāi)裂的原因是多方麵的,主要與原始組織、鋼材的化(huà)學成(chéng)分、零件的(de)結構形(xíng)狀及截麵尺寸、熱處理工藝等因素有關。開(kāi)裂往(wǎng)往是可以預防的,但是熱處理變形總是難以避免的。
在實踐中,截麵尺寸的差異、衝壓模具零件的結構形狀、熱處理(加熱—保溫(wēn)—冷卻)過程中因加熱與冷卻的速(sù)率不同(tóng),在熱應力、組織應力及相變體積變化的綜合作用下,引起零件體積(jī)膨脹(zhàng)或收縮,從而使尺寸與形狀發生偏差、變形,甚至(zhì)造成(chéng)開裂。
一、預備熱處理
對於共析鋼的衝壓模具鍛件,應先進行正火處理,然後進行球(qiú)化退火,以消除鍛件內網狀二次(cì)滲碳體,細化晶粒,消除內應力,並為後續(或終)熱處理作好組織準備(bèi)。衝壓凹模零件(jiàn)淬火前(qián),應先進行低溫回火(穩定化處理)。對一些形狀較為複雜、精度要求高的凹模,在粗(cū)加工(gōng)後精加工前,應先進行(háng)調質處理,以減少淬火變形,盡量避免(miǎn)開裂傾(qīng)向(xiàng),並為終熱處理作好組織準備。
二、優化淬火、回(huí)火處理工藝
1.回火處理(lǐ)的控製
模具零件從冷卻劑中取出後,不宜在空氣中停留較長時間,應及時放入(rù)回火爐中進行回火處理。回火處理時,應避(bì)免低溫回火(huǒ)脆性和高溫回火脆(cuì)性。對於(yú)一些精度要求的模具零(líng)件,淬火後采用多次回火處理(lǐ),以消除內應力,減小變(biàn)形,避免開裂傾向。
2.淬火零件的防護
淬火、回火處(chù)理是影響衝壓模具零件熱處理變形或開裂的重要環節。對(duì)於淬火重要的(de)模具零件(如凸模、凹模)易(yì)發生變形或開裂的(de)部位,應采取有效的防護(hù)措施(shī),力求使零件(jiàn)的形狀與截麵對(duì)稱,內應力均衡。常用的防護方法如下:a.捆包法(fǎ);b.填(tián)充法(fǎ);c.堵塞法。
3.加(jiā)熱(rè)溫度的確定
淬火加熱(rè)溫度過高,使得奧氏體晶粒粗(cū)大,且會造成氧化、脫碳現象,零件變(biàn)形與開裂的(de)傾向增大(dà)。在規定的加熱溫度(dù)範(fàn)圍內,淬火加熱溫度偏低則會造成零件內孔收縮,孔徑尺寸變小。故應選用(yòng)加熱溫度規範的上限植;而對於合金鋼,加熱溫(wēn)度偏高,則會引起內孔膨脹(zhàng),孔徑尺寸變大,因此應選用加熱溫度的下限值為宜。
4.加(jiā)熱方式(shì)的改進
對於一些小型的衝壓凸凹模或細長(zhǎng)的圓柱形零(líng)件(jiàn)(如(rú)小衝頭),可事先預熱至520--580℃,然後(hòu)放(fàng)入中溫鹽浴爐內加熱至淬火溫度,比直接使用電爐或反射爐加熱淬火(huǒ)零件變形明顯減小,且能控製開(kāi)裂傾向。尤其是高合金鋼模(mó)具零件,正確的加熱方式為(wéi):先預熱(溫度為530--560℃),然後升至淬火溫度。加熱過程中應盡(jìn)量縮(suō)短高(gāo)溫段時間,以減少淬火變形及避免小裂紋的生產。
5.冷卻劑的(de)選擇
對於合金鋼而(ér)言(yán),減小淬火變(biàn)形的[敏感詞(cí)]方(fāng)法是使用硝酸鉀和亞硝酸鈉熱浴的等溫淬火或分級淬火,這種方(fāng)法尤其適宜處理形狀複雜、尺寸要求[敏感詞]的衝壓模。有些多孔模具零件(如多孔凹模),等溫淬火(huǒ)時間不宜過長,否則會引起孔徑或孔距變大。若利用油中冷卻收縮,以及硝酸鹽中冷(lěng)卻膨脹(zhàng)的特征,合理應用雙介質淬火,可減(jiǎn)小零件變形。
6.線切割前的淬火處理
對於一些線切割加工的衝(chōng)壓模零件,線切割加工之前應采用分級淬火和多次回火(huǒ)(或高溫回火)熱處理工藝,以提高(gāo)零件的淬透性,並使其內應力分(fèn)布趨於均勻,且(qiě)處於較小(xiǎo)內應力狀態。內應力越(yuè)小,線切割後的變形和開裂的傾向性就越小(xiǎo)。
7.冷卻方式的優(yōu)化
當零件從加熱(rè)爐中(zhōng)取出放入冷卻劑(jì)之前,應放置在空氣中適當預冷,隨後(hòu)放入冷卻劑中淬火(huǒ),這是減小零件(jiàn)淬(cuì)火(huǒ)變形及防止零件開裂傾向的有效方法之一。模具零件放入冷卻劑後,應適當旋轉,且(qiě)旋轉方向有所改變,這樣有利於零件部位保持均勻(yún)的(de)冷(lěng)卻速率,可明顯減小變形及防止開裂傾向