壓鑄模零件的熱處理

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壓鑄模零件的熱處理 高壓鑄模的使用壽命。 關鍵詞 壓鑄模 熱處理 去應力退火 真空淬火 我廠是生產小型汽油機專業廠家，鋁合金壓鑄模至關重要，每年大約有 50 套模具投產，年產各種壓 鑄件 160 余萬件，近 300t。在模具設計制造過程中，我廠擁有加工中心、UG18、Cimatron 12.0、MDT4.0、 Pro／E 等先進設備和軟件。 據統計，模具成本費用中，材料費占１５％，加工費占８０％，熱處理費占５％。以前生產的壓鑄模 壽命低，只有１～２萬模次，嚴重影響了正常生產。通過綜合分析，認為費用僅占５％的熱處理是關鍵因 素，起著決定的作用。為此，我們聘請了德國模具熱處理專家來公司現場指導，歷時半年，成功解決了壓 鑄模零件的熱處理問題。現在，用Ｈ１３鋼制作的壓鑄模的使用壽命已達到１０萬模次左右。下面就壓鑄 模的熱處理做以簡要介紹。 １ 退火 包括鍛造后的球化退火和模具制作過程中的去應力退火兩部分。 其主要目的：在原材料階段進行結晶組織的改良；方便加工而降低硬度；防止加工后變形和淬火裂紋 而去除內應力。 （１）球化退火。 模具鋼經鍛造后，鋼的內部組織變成不穩定的結晶，硬度高切削困難，且此種狀態的鋼，內應力大， 加工后容易變形和淬裂，機械性能差，為使碳化物結晶變成球化穩定組織須進行球化退火。 （２）去應力退火。 對有殘留應力的模具鋼進行機械加工，加工后會產生變形，如果機械加工后仍留有應力，則在淬火時 會發生很大的變形或淬火裂紋。為防止這些問題發生，必須進行去應力退火。 德國熱處理專家反復強調了這一點，他所帶來的德文資料也證明了在德國去應力退火工序是模具制造 過程中不可缺少的重要工序。 我們堅持在模具制作過程中進行三次去應力退火： （１）在切削掉原材料體積的１／３以上形狀或對原材料厚度１／２深度加工時，加工余量留有５～ １０ｍｍ，進行第一次去應力退火。 （２）在精加工留有余量（２～５ｍｍ）時，進行第二次去應力退火。 （３）在試模后，淬火前進行第三次去應力退火。 ２ 淬火 設備為高壓高流率真空氣淬爐，真空淬火工藝見圖１。 （１）淬火前：采用熱平衡法，提高模具加熱和冷卻的整體一致性。對凡是影響到這一點的薄壁孔、 溝槽、型腔等，都要進行填充、封堵，盡量做到模具能均衡加熱和冷卻；同時，注意裝爐方式，防止壓鑄 模在高溫時因自重而引起的變形。 （２）模具的加熱：在加熱過程中要緩慢加熱（用２００℃／ｈ升溫），并采用兩級預熱方式，防止 快速升溫造成模具內、外溫差過大，引起過大的熱應力，同時減小相變應力。 （３）淬火溫度與保溫時間：要采用下限淬火加熱溫度，均熱時間不宜過短或過長，一般由壁厚和硬 度來確定均熱時間。Ｈ１３鋼淬火硬度與保溫時間的關系曲線見圖２。 圖１ H13 真空淬火、回火工藝 時間（min） 圖２ Ｈ１３淬火硬度與保溫時間關系 （４）淬火冷卻：采用預冷方式，并通過調節氣壓與風速，有效的控制冷卻速度，使之最大限度地實 現理想冷卻。即：預冷到８５０℃后，增大冷卻速度，快速通過“Ｃ”曲線鼻部，模溫在５００℃以下則 逐漸降低冷卻速度，到Ｍｓ點以下則采用近似等溫轉變的冷卻方式，以最大限度地減少淬火變形。模具冷 卻到約１５０℃時，關閉冷卻風機，讓模具自然冷卻。 ３ 回火 淬火的模具冷卻到約１００℃時，就要立即進行回火，以防止繼續產生變形，甚至開裂。回火溫度由 工作硬度來確定，一般要進行三次回火。 ４ 氮化處理 一般壓鑄模經淬火、回火（４５～４７ＨＲＣ）后就能使用，但為了提高模具的耐磨性、抗蝕性和抗 氧化性，防止粘模，延長模具的壽命，必須進行氮化處理。氮化層深度一般為０．１５～０．２ｍｍ。 氮化后需要打光，磨去白亮層（厚約０．０１ｍｍ左右）。 ５ 幾點說明 文本框: 800～850℃文本框: 500～600℃文本框: 200℃/h文本框: 50～80分鐘文本框: 1020℃文本框: 風冷文本框: 100℃開始回火文本框: 600～560℃文本框: （2～3）h （三次回火） 文本框: 空冷文本框: 溫度文本框: 20分鐘/25毫米文本框: 30分鐘/ 25毫米 文本框: 時間文本框: 58文本框: 56文本框: 54文本框: 52文本框: HRC文本框: 1 10 100 1000 （１）模具的熱處理變形是由于相變應力、熱應力的共同作用引起的，受多種因素影響。因此，在正 確選材的前提下，還要注意毛坯的鍛造，要采用六面鍛造的方法，反復鐓拔。 同時，在模具的設計階段就必須注意，使壁厚盡量均勻（壁厚不均勻時要開工藝孔）；對形狀復雜的 模具，要采用鑲拼結構，而不采用整體結構；對有薄壁、尖角的模具，要采用圓角過渡和增大圓角半徑。 在熱處理時要作好數據記錄，長、寬、厚各方向上的變形量，熱處理條件（裝爐方式、加熱溫度、冷 卻速度、硬度等），為日后模具的熱處理積累經驗。 （２）本單位的壓鑄模的加工一般有兩種工藝流程，都是根據實際情況確定的。 第一種：一般壓鑄模。 鍛打→球化退火→粗加工→第一次去應力退火（留有余量５～１０ｍｍ）→粗加工→第二次去應力退 火（留有余量２～５ｍｍ）→精加工→第三次去應力退火（試模后、淬火前）→淬火→回火→鉗修→氮化。 第二種：特別復雜的及淬火很易變形的模具。 鍛打→球化退火→粗加工→第一次去應力退火（留有余量５～１０ｍｍ）→淬火→回火→機、電加工 →第二次去應力退火（留有余量２～５ｍｍ）→機、電加工→第三次去應力退火（試模后）→鉗修→氮化。

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