?五金模具真空熱處理是一種好的熱處理技術,以下是一些主要的技術要求:
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一、前期準備
模具材料的選擇與檢驗
材料選擇:根據五金模具的使用要求(如強度、韌性、耐磨性等)選擇合適的材料。常見的五金模具鋼有 Cr12MoV、D2、H13 等。例如,對于承受較大沖擊載荷的冷沖壓模具,H13 鋼是較好的選擇,因為它具有良好的韌性和熱疲勞性能。
材料檢驗:在熱處理前,要對模具材料進行檢驗,包括材料的化學成分、硬度、金相組織等。確保材料的質量符合標準要求,避免因材料問題導致熱處理效果不佳。例如,檢查材料的碳含量是否在規(guī)定范圍內,若碳含量過高,可能會使模具在熱處理后硬度太高而韌性不足。
模具的加工精度檢查
在真空熱處理前,模具的尺寸精度和表面粗糙度應達到一定要求。因為熱處理過程中可能會引起模具的變形,所以在熱處理前模具的加工精度越高,熱處理后的尺寸精度越容易控制。例如,模具的關鍵尺寸公差應控制在 ±0.05mm 以內,表面粗糙度 Ra 值應小于 0.8μm。同時,要檢查模具是否有加工缺陷,如裂紋、砂眼等,這些缺陷可能在熱處理過程中擴大,影響模具質量。
清洗與脫脂處理
模具在進入真空爐之前,必須進行徹底的清洗和脫脂。因為油污、雜質等在真空熱處理過程中會產生揮發(fā)性氣體,影響真空度,進而影響熱處理效果。可以使用有機溶劑(如丙酮、乙醇等)或專用的金屬清洗劑進行清洗。清洗后要確保模具表面無油污、水漬和雜質殘留,一般采用烘干或吹干的方式處理。
二、真空熱處理過程中的技術要求
真空度控制
真空度范圍:真空熱處理過程中,真空度是一個關鍵參數(shù)。一般來說,對于五金模具熱處理,真空度應控制在 10 - 3 - 10 - 5 Pa 之間。不同的模具材料和熱處理工藝可能對真空度有不同的要求。例如,在進行高速鋼刀具的真空淬火時,真空度要求較高,通常要達到 10 - 4 - 10 - 5 Pa,以防止刀具表面氧化和脫碳。
真空度監(jiān)測與調整:在熱處理過程中,要通過真空計實時監(jiān)測真空度,并根據需要進行調整。如果真空度下降,可能是爐體密封不良或有放氣現(xiàn)象,需要及時檢查和處理。例如,檢查爐門的密封橡膠圈是否損壞,真空泵是否正常工作等。
加熱速度與溫度控制
加熱速度:加熱速度應根據模具材料的特性和模具的尺寸來確定。一般來說,對于形狀簡單、尺寸較小的五金模具,加熱速度可以適當快一些;而對于形狀復雜、尺寸較大的模具,加熱速度要慢一些,以防止模具因熱應力過大而產生變形或開裂。例如,小型的 Cr12MoV 模具沖頭,加熱速度可以控制在 10 - 20℃/min;而大型的 H13 壓鑄模具,加熱速度宜控制在 5 - 10℃/min。
溫度控制精度:溫度控制精度對于五金模具的熱處理質量至關重要。不同的熱處理工藝(如淬火、回火等)有不同的溫度要求,并且溫度控制精度一般應在 ±5℃以內。例如,H13 鋼模具的淬火溫度一般在 1020 - 1050℃之間,回火溫度在 550 - 650℃之間,在整個熱處理過程中,溫度的波動應盡量小,以確保模具獲得均勻一致的組織和性能。
保溫時間確定
保溫時間與模具的材料、尺寸、裝爐量等因素有關。一般來說,材料的合金元素含量越高、模具尺寸越大、裝爐量越多,保溫時間就越長。保溫的目的是使模具內外溫度均勻一致,保證組織轉變充分。例如,對于一個直徑為 100mm 的 D2 鋼冷沖模具,在淬火溫度下的保溫時間可能需要 30 - 45 分鐘;而對于同樣材料但直徑為 50mm 的模具,保溫時間可能只需 15 - 20 分鐘。
冷卻過程控制
淬火冷卻介質選擇:在真空淬火過程中,選擇合適的冷卻介質至關重要。常用的冷卻介質有氣冷(如高純氮氣、氬氣等)和油冷。對于形狀簡單、尺寸較小、對變形要求不高的模具,可以采用油冷;對于形狀復雜、精度要求高的模具,一般采用氣冷。例如,小型的 Cr12 鋼落料模具可以采用油冷淬火,而精密的 H13 注塑模具則采用氣冷淬火,以減少變形。
冷卻速度控制:冷卻速度要適當控制,避免因冷卻速度過快導致模具產生過大的熱應力和組織應力,從而引起變形或開裂。對于不同的模具材料和尺寸,冷卻速度的控制方式也不同。例如,在氣冷淬火時,可以通過控制氣體的流量和壓力來調節(jié)冷卻速度;在油冷淬火時,可以通過控制模具在油中的停留時間來控制冷卻速度。
三、熱處理后的質量檢查與處理
硬度檢查
熱處理后的五金模具要進行硬度檢查,確保硬度符合模具設計要求。一般采用洛氏硬度計(HRC)或維氏硬度計(HV)進行檢測。不同的模具部位可能有不同的硬度要求,例如,模具的工作表面硬度要求較高,而支撐部分硬度可以稍低。檢查時要在模具的關鍵部位進行多點檢測,取平均值作為硬度結果。如果硬度不符合要求,可能需要進行重新淬火或回火處理。
金相組織檢查
通過金相顯微鏡檢查模具熱處理后的金相組織,確保組織均勻、細小,符合材料的熱處理規(guī)范。例如,對于淬火后的模具,正常的金相組織應該是馬氏體組織,若出現(xiàn)珠光體、貝氏體等其他組織,則說明淬火工藝可能存在問題。對于回火后的模具,要檢查回火馬氏體的分解情況和碳化物的分布情況,判斷回火是否充分。
變形量檢測與校正
檢測模具熱處理后的變形量,一般采用量具(如卡尺、千分尺等)測量模具的關鍵尺寸,計算變形量是否在允許范圍內。如果模具變形量超出要求,對于變形較小的模具,可以采用機械校直(如壓力機校直)或熱校直(如回火過程中進行校直)的方法進行校正;對于變形嚴重的模具,可能需要重新加工或報廢。