影響五金衝壓模具變形與開裂的原因是多(duō)方麵的,主要與原始組織、鋼材的化學成分、零件的結構形狀及截麵尺寸、熱處理工藝(yì)等因素有關。開裂往往是可以預防的,但(dàn)是熱處理變形總是難以避(bì)免的。
在實踐中,截麵尺寸的差異、衝壓模具零件的(de)結(jié)構(gòu)形狀、熱處理(加熱—保溫—冷卻)過程中因加熱與冷卻(què)的速率不同,在熱應力、組織(zhī)應力及(jí)相變體積變化(huà)的綜合作用下,引起零件體積膨(péng)脹或收縮,從而使尺寸與形狀發生偏(piān)差、變(biàn)形,甚(shèn)至造成開裂。
一、預備熱處理
對於共析鋼的衝壓模具鍛件,應先進行正火處理(lǐ),然後進行球化退火,以消除鍛件內網狀(zhuàng)二次滲碳體,細化晶粒(lì),消除內應力,並為後續(或(huò)最終)熱處理作好組織準備。衝(chōng)壓凹模零件淬火前,應先進行低溫回火(穩定化處理)。對一(yī)些形狀較為複雜、精度要求(qiú)高的凹模(mó),在粗加工後精加工(gōng)前,應先進行調質處理,以減少淬火變形,盡量避免開裂(liè)傾向,並為最(zuì)終熱處理作好組織準備。
二、優化淬火、回火處理(lǐ)工藝
1.回(huí)火處理的控製
模具零件(jiàn)從冷卻劑中取出後,不宜在空氣中停留較長時間(jiān),應及時放入回(huí)火(huǒ)爐中進行回火處理。回火處理時,應避免低溫回火脆性和高溫回火脆性。對於一些精度要求的模具零件,淬火後采用(yòng)多次回火處理,以消除(chú)內(nèi)應力,減小變形,避免開裂傾向。
2.淬火零件的防護
淬火、回火處理是影響衝壓模具零件(jiàn)熱處理變形或開裂的重要環節。對於淬火重要(yào)的模具零件(如凸模、凹模)易發生變形或(huò)開裂(liè)的部位,應采取有效的防護(hù)措施,力求使(shǐ)零件的形狀與截麵對稱,內應力均衡。常用(yòng)的防護方法如下:a.捆包法;b.填充法;c.堵塞法。
3.加熱溫度的(de)確定(dìng)
淬火加熱溫度過高,使得奧氏體晶粒粗大,且會造(zào)成氧化、脫碳現象,零件(jiàn)變形與開裂的傾向增大。在(zài)規定的(de)加熱溫度範圍內,淬(cuì)火加熱溫度偏低則會造成零件內孔收縮,孔徑尺寸變小。故應選用加熱溫度規範的(de)上限植;而對於合金鋼,加熱溫度偏高,則會引起內孔(kǒng)膨脹,孔徑(jìng)尺寸變大,因(yīn)此應選用加熱溫度的(de)下限值為宜。
4.加熱方式的(de)改進
對於一些小型的衝壓凸凹模或細長的圓柱形零件(jiàn)(如(rú)小衝頭),可(kě)事先預熱至520--580℃,然後放入中溫鹽浴爐內加熱至淬火溫度,比直接使用電爐或反(fǎn)射爐加熱淬火零(líng)件變形明顯減小,且能控製開裂傾向。尤其是高合金鋼模具零件,正(zhèng)確的加熱方式為:先預(yù)熱(溫度(dù)為530--560℃),然後升至淬火溫(wēn)度。加熱過程中應盡量縮短高溫段時間,以減少淬火變(biàn)形及避免小(xiǎo)裂紋的生產。
5.冷卻劑的選擇
對於合金鋼而言,減小(xiǎo)淬火變(biàn)形的最佳方法(fǎ)是使用硝酸鉀(jiǎ)和亞硝酸鈉熱浴的等溫(wēn)淬火或分級淬火,這種方法尤其(qí)適宜處理形狀複雜、尺寸要求精確的(de)衝壓模。有些多孔模具零件(如多孔凹模),等溫淬火時間不宜(yí)過長,否則會(huì)引起孔徑或孔(kǒng)距變大。若(ruò)利(lì)用油中冷卻收縮,以及硝酸鹽中冷卻膨脹的特征,合理應用雙介質淬火,可減小零(líng)件變形。
6.線切割前的淬火處理
對於一些線切割加工的衝壓模零件,線(xiàn)切割加工之前應采用分級淬火和(hé)多次回(huí)火(或(huò)高溫(wēn)回火)熱處理工藝(yì),以提高零件的淬透性,並使其內應(yīng)力分布趨於均勻,且(qiě)處於較小內應力狀態。內應力越小(xiǎo),線切割後的變形和開裂的傾向性就越小。
7.冷卻(què)方式的優化
當零(líng)件從加熱(rè)爐中取出放(fàng)入冷卻劑之前,應放置在空氣中適當(dāng)預冷,隨後放入冷卻劑(jì)中(zhōng)淬火,這是減小零件淬火(huǒ)變形及防止零件開裂傾向的有效方法之一。模具零件放入冷卻劑後,應適當旋轉,且旋轉(zhuǎn)方向有(yǒu)所改變,這樣有利於零件部(bù)位保持均勻的冷(lěng)卻速率,可(kě)明顯減小變形及防止開裂傾向