壓鑄模制作、使用流程
1)須考慮選用的材料能否達到最高硬度和鋼材使用的最佳硬度,這將決定熱處理的淬火+回火工藝的制定。一般情況下,壓鑄模的使用硬度在HRC48-- 52最為常見,市場上常用的壓鑄模具材料見表1.
2)不但要考慮單個零件的硬度.還需要考慮整套模具零件之間的硬度關(guān)系。所以在同一套模具中必須考慮凸模、凹模哪一個更重要.在設(shè)計時較為重要的部分比另一部分洛氏硬度高I~ 2這樣可以防止咬模.即在模具熱處理過程中.型芯、型腔分別采用不同的回火工藝。
2、選材階段
需要考慮工作溫度.模具工作溫度越高.則需選用抗回火性能越好的鋼材:反之.則可選用性能稍差的鋼種以降低制作成本。
3、排樣階段
在排樣時除了考慮材料因素外.還須考慮鋼材是否需要去表皮.如果需要.則適當(dāng)放余量一般進口鋼材.去表皮的慣用厚度為1mm左右.這樣可以防止熱處理過程中組織轉(zhuǎn)化引起的開裂。
4、落料過程
壓鑄模常會有體積較大的零件.工作面要靠材料內(nèi)側(cè).因為材料表面常有雜質(zhì).氧化皮等在淬火或有深冷處理的工藝過程.黑皮常常會引起開裂•所以材料外表面作為工件非工作面是較好的•在落科時注總標(biāo)記哪一個面是工作面如圖2所示。
5、粗加工過程
主要注意3個方面:
1)工件材料預(yù)留量。預(yù)留量的選擇除了考慮加工預(yù)留量外,還必須預(yù)留熱處理變形量。
2)合理的裝爐方式。淬火裝爐時工件要分層排放,一般為2層,這樣可控制同一塊模具不同部位的硬度差。為控制工件在升溫過程中的表面溫度和中心溫度的溫差,一般需要2級分級升溫,H13鋼常用的溫度為560 - 850 度 ,奧氏體化溫度1025℃。在奧氏體化時,一般鋼種為防止合金成分的損失需要加氣體分壓,另外,為防止晶粒長大,奧氏體化時間不宜過長,需要根據(jù)裝爐時最大的工件確定氣淬壓力和奧氏體化溫度,H13鋼一般控制在150 min左右。氣淬完成后,需要在工件到50℃后出爐,一般為氣體循環(huán)冷卻2min左右。
3)壓鑄;鼗饻囟鹊倪x擇。壓鑄模鋼種都有2次硬化曲線,一般選擇高溫回火。
a .第1次回火的作用主要是調(diào)整工件的組織應(yīng)力,促進殘余奧氏體的馬氏體相變,所以,冷卻后需馬上回火。H 13鋼的一次回火一般用560℃。b.第2次回火的作用主要為調(diào)整硬度,溫度需要根據(jù)硬度值不同而不同,此工序做得好壞是整個熱處理的關(guān)鍵例如H 13鋼H RC52- 54的第2次回火用560 C,第2次回火后需要測定工件的硬度。c.第3次回火的溫度需要根據(jù)測定的硬度值作相應(yīng)的調(diào)整,其主要作用為增加工件的抗回火性能和對工件硬度的微調(diào)。對于硬度合格的工件,第3次回火采用不改變工件硬度的最高溫度,H 13鋼為560℃左右。
6、精加工過程
在這個過程中,與熱處理相關(guān)的是。
1)開始加工前,測定工件的整體余量,一般是撓曲和扭曲,如果己超出精加工尺寸要求的工件需要到熱處理校正變形,校正的方法是用壓板將工件校正到位,做一次回火。此次回火的關(guān)鍵是溫度選擇在不改變工件硬度值的最高溫度,H13鋼為560℃。
2)由于在車、銑、刨、削等加工過程中會產(chǎn)生較大的切削應(yīng)力,一般采用中間退火來消除。
3)如果有電加工工藝,則回火工藝必須選擇高溫回火。
4)淬火鋼磨削時產(chǎn)生磨削應(yīng)力和摸擦熱,從而產(chǎn)生軟化層、脫碳層,降低熱疲勞強度。對H 13鋼在精磨后,可以采取加熱至510- 570 t以厚度每25mm保溫1h來進行消除應(yīng)力退火。。
7、表面技術(shù)
如果模具需要做表面技術(shù)工藝,則回火一定要高溫回火。
8、使用過程
模具在使用過程中,由于壓鑄溫度高,相當(dāng)于被一次又一次的回火,所以工作溫度不能高于壓鑄模具熱處理時第2次回火的溫度。
9、維修保養(yǎng)階段
1)注意模具失效形式,如果是龜裂,可以焊補,焊補后須去應(yīng)力。
2)如果模具表面質(zhì)量下降,有裂紋和毛刺,可先用ABP+氮化工藝或ABP+氧化工藝的模具熱處理修復(fù)工藝。
3)如果脫模引起模具實效,可選用ABP+氮化,或ABP+氧化,也可以用氮化+氧化的模具熱處理修復(fù)工藝。
4)模具的定期熱處理保養(yǎng),其過程是確定模具到一定的壓鑄模數(shù)后.須定期消除應(yīng)力,可有效提高模具壽命。下面以鋁合金壓鑄模為例來進行說明:第1次在(5000一10000)模次進行;第2次在20000- 30000模次進行;第3次在40000模次進行。
其消除應(yīng)力回火工藝為:560℃保溫2- 3hi,隨爐冷至400~450℃出爐空冷。
10、報廢
在這個階段需要統(tǒng)計數(shù)據(jù)反映模具硬度值與模具壽命的關(guān)系,以改變和調(diào)整淬火+回火溫度參數(shù).反映去應(yīng)力與不去應(yīng)力模具的壽命對比.經(jīng)過氮化、ABP十氮化、ABP+氧化、氮化十氧化等不同工藝的模具壽命對比。
結(jié)語
熱處理的正確與否直接關(guān)系到模具使用壽命。由于熱處理過程及工藝規(guī)程不正確.引起模具變形、開裂而報廢以及熱處理的殘余應(yīng)力導(dǎo)致模具在使用中失效的約占模具失效比重的一半左右。因此在壓鑄模制作中.必須建立從設(shè)計至制造全過程的質(zhì)量監(jiān)控體系.建立相關(guān)的數(shù)據(jù)庫資料。
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