?1、前期準(zhǔn)備要求
模具材料檢驗:在進(jìn)行
五金模具真空熱處理之前,需要對五金模具材料進(jìn)行嚴(yán)格檢驗。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,因為這些元素會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)在熱處理過程中可能會導(dǎo)致表面脫碳、滲碳不均勻或產(chǎn)生軟點等缺陷。可以采用機(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)(如氮氣、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。對于形狀簡單、尺寸較小的模具,可以采用較快的加熱速度;但對于形狀復(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;溫度過低則無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:在加熱過程中,要確保模具各部分溫度均勻。這可以通過合理的加熱方式和模具擺放來實現(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,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部位。一般要求模具在加熱過程中的溫度差不超過 ±5℃。
3、保溫階段要求
保溫時間確定:保溫時間的長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的保溫時間,以便內(nèi)部組織能夠充分均勻化。例如,對于厚度為 100mm 的模具,保溫時間可能需要 30 - 60 分鐘;而對于厚度為 50mm 的模具,保溫時間可能在 20 - 40 分鐘。材料的合金含量也會影響保溫時間,合金含量高的材料,原子擴(kuò)散速度相對較慢,保溫時間要適當(dāng)延長。
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,有些特殊的模具材料可能需要在保溫過程中充入少量的惰性氣體(如氬氣)來保護(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)有氮氣、氬氣等惰性氣體,以及油、鹽浴等。對于高精度、形狀復(fù)雜的模具,為了減小變形,通常采用惰性氣體冷卻;對于一些對硬度要求較高、形狀相對簡單的模具,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:冷卻速度對模具的組織和性能有很大影響。過快的冷卻速度可能導(dǎo)致模具產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力,引起變形甚至開裂;過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控制冷卻速度。例如,對于熱作模具鋼,冷卻速度要適中,避免在冷卻過程中產(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:在冷卻過程中,要保證模具各部分均勻冷卻??梢酝ㄟ^合理設(shè)計冷卻系統(tǒng),使冷卻介質(zhì)能夠均勻地包圍模具。對于形狀復(fù)雜的模具,還可以采用分級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)局部變形或開裂。
5、后續(xù)處理要求
回火處理及時進(jìn)行:真空熱處理后的五金模具應(yīng)及時進(jìn)行回火處理,以消除淬火過程中產(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?;鼗饻囟群突鼗鸫螖?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;對于有脫碳層的模具,要根據(jù)脫碳程度采取相應(yīng)的補救措施,如補碳處理。如果發(fā)現(xiàn)裂紋,要分析原因,可能需要報廢模具或者對模具進(jìn)行修復(fù)。
硬度檢測與調(diào)整:對模具進(jìn)行硬度檢測,確保硬度符合設(shè)計要求。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救措施,如低溫回火調(diào)整硬度。一般五金模具的硬度檢測采用洛氏硬度計或維氏硬度計,檢測點要分布在模具的關(guān)鍵部位,如刃口、型腔等。