?1、前期準(zhǔn)備要求
模具材料檢驗(yàn):在進(jìn)行
五金模具真空熱處理之前,需要對(duì)五金模具材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)。確保材料的質(zhì)量符合要求,其化學(xué)成分、硬度等指標(biāo)應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)。例如,對(duì)于冷作模具鋼,要檢查其碳含量是否能滿足模具所需的硬度和耐磨性要求,合金元素(如鉻、鉬、鎢等)的含量是否準(zhǔn)確,因?yàn)檫@些元素會(huì)影響模具的淬透性和回火穩(wěn)定性。
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模具表面清理:模具表面必須清潔,不能有油污、鐵銹、氧化皮等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在熱處理過(guò)程中可能會(huì)導(dǎo)致表面脫碳、滲碳不均勻或產(chǎn)生軟點(diǎn)等缺陷??梢圆捎脵C(jī)械清理(如噴砂、打磨)和化學(xué)清洗(如有機(jī)溶劑清洗、酸洗)相結(jié)合的方法進(jìn)行清理。
設(shè)備檢查與準(zhǔn)備:檢查五金模具真空熱處理設(shè)備的真空度、加熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等是否正常。真空爐的真空度應(yīng)能達(dá)到工藝要求,一般對(duì)于五金模具真空熱處理,真空度要保持在 10?3 - 10?? Pa。加熱系統(tǒng)的功率要滿足模具加熱速度和溫度均勻性的要求,冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)(如氮?dú)?、氬氣等)流量和壓力要穩(wěn)定,以保證模具能夠快速均勻地冷卻。
2、加熱過(guò)程要求
加熱速度控制:五金模具在真空爐中的加熱速度需要合理控制。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單、尺寸較小的模具,可以采用較快的加熱速度;但對(duì)于形狀復(fù)雜、尺寸較大或者有較大截面變化的模具,為了避免產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力,應(yīng)采用較慢的加熱速度。例如,大型沖壓模具的加熱速度可能控制在 5 - 10℃/min,而小型的注塑模具五金鑲件可以適當(dāng)加快加熱速度至 10 - 15℃/min。
加熱溫度設(shè)定:根據(jù)模具材料的種類和性能要求來(lái)準(zhǔn)確設(shè)定加熱溫度。不同的五金模具鋼有其特定的淬火溫度和回火溫度范圍。如 Cr12MoV 冷作模具鋼,淬火溫度一般在 1020 - 1050℃,回火溫度在 550 - 650℃。加熱溫度過(guò)高可能導(dǎo)致模具晶粒粗大,降低模具的韌性和強(qiáng)度;溫度過(guò)低則無(wú)法使合金元素充分溶解,影響模具的硬度和耐磨性。
溫度均勻性保證:在加熱過(guò)程中,要確保模具各部分溫度均勻。這可以通過(guò)合理的加熱方式和模具擺放來(lái)實(shí)現(xiàn)。真空爐的加熱元件分布要合理,使模具在爐內(nèi)能夠受到均勻的熱輻射。同時(shí),模具在爐內(nèi)的放置位置也很關(guān)鍵,應(yīng)避免模具之間相互遮擋,保證熱量能夠均勻地傳遞到模具的各個(gè)部位。一般要求模具在加熱過(guò)程中的溫度差不超過(guò) ±5℃。
3、保溫階段要求
保溫時(shí)間確定:保溫時(shí)間的長(zhǎng)短主要取決于模具的尺寸、材料種類和裝爐量等因素。尺寸較大的模具需要較長(zhǎng)的保溫時(shí)間,以便內(nèi)部組織能夠充分均勻化。例如,對(duì)于厚度為 100mm 的模具,保溫時(shí)間可能需要 30 - 60 分鐘;而對(duì)于厚度為 50mm 的模具,保溫時(shí)間可能在 20 - 40 分鐘。材料的合金含量也會(huì)影響保溫時(shí)間,合金含量高的材料,原子擴(kuò)散速度相對(duì)較慢,保溫時(shí)間要適當(dāng)延長(zhǎng)。
氣氛控制(在真空環(huán)境下):在保溫階段,雖然是在真空環(huán)境中,但仍要注意爐內(nèi)氣氛的變化。要防止?fàn)t內(nèi)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象,導(dǎo)致真空度下降,使模具表面發(fā)生氧化或脫碳。同時(shí),有些特殊的模具材料可能需要在保溫過(guò)程中充入少量的惰性氣體(如氬氣)來(lái)保護(hù)模具表面,避免元素的揮發(fā)和表面質(zhì)量下降。
4、冷卻過(guò)程要求
冷卻介質(zhì)選擇:五金模具真空熱處理常用的冷卻介質(zhì)有氮?dú)?、氬氣等惰性氣體,以及油、鹽浴等。對(duì)于高精度、形狀復(fù)雜的模具,為了減小變形,通常采用惰性氣體冷卻;對(duì)于一些對(duì)硬度要求較高、形狀相對(duì)簡(jiǎn)單的模具,可以采用油冷或鹽浴冷卻。例如,小型的沖裁模具在保證變形量允許的情況下,可采用油冷,以獲得較高的硬度。
冷卻速度控制:冷卻速度對(duì)模具的組織和性能有很大影響。過(guò)快的冷卻速度可能導(dǎo)致模具產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力,引起變形甚至開(kāi)裂;過(guò)慢的冷卻速度則不能獲得所需的組織和硬度。一般根據(jù)模具材料的臨界冷卻速度來(lái)控制冷卻速度。例如,對(duì)于熱作模具鋼,冷卻速度要適中,避免在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生貝氏體或珠光體組織,影響模具的熱疲勞性能。
均勻冷卻保障:在冷卻過(guò)程中,要保證模具各部分均勻冷卻??梢酝ㄟ^(guò)合理設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng),使冷卻介質(zhì)能夠均勻地包圍模具。對(duì)于形狀復(fù)雜的模具,還可以采用分級(jí)冷卻或等溫淬火等工藝方法,減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力的集中,防止模具出現(xiàn)局部變形或開(kāi)裂。
5、后續(xù)處理要求
回火處理及時(shí)進(jìn)行:真空熱處理后的五金模具應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回火處理,以消除淬火過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定模具的組織和尺寸,提高模具的韌性。回火溫度和回火次數(shù)根據(jù)模具材料和性能要求確定。一般冷作模具鋼回火溫度在 150 - 650℃之間,回火次數(shù)為 1 - 3 次。
表面質(zhì)量檢查與處理:檢查模具的表面質(zhì)量,看是否有氧化色、脫碳層、裂紋等缺陷。如果發(fā)現(xiàn)有輕微的氧化色,可以采用化學(xué)拋光或機(jī)械拋光的方法進(jìn)行處理;對(duì)于有脫碳層的模具,要根據(jù)脫碳程度采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施,如補(bǔ)碳處理。如果發(fā)現(xiàn)裂紋,要分析原因,可能需要報(bào)廢模具或者對(duì)模具進(jìn)行修復(fù)。
硬度檢測(cè)與調(diào)整:對(duì)模具進(jìn)行硬度檢測(cè),確保硬度符合設(shè)計(jì)要求。如果硬度不符合要求,可能需要重新進(jìn)行熱處理或者采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救措施,如低溫回火調(diào)整硬度。一般五金模具的硬度檢測(cè)采用洛氏硬度計(jì)或維氏硬度計(jì),檢測(cè)點(diǎn)要分布在模具的關(guān)鍵部位,如刃口、型腔等。