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精密模具热处理变形原因及预防方法


 据了解,模具是零件成形过程的重要工艺装备,是汽车、摩托车、电机电器、产品、办公自动化设备、轻工制品、医疗器械等制造业的重要基础装备。由于用模具成形的产品精度高、一致性好、外形美观,因此越来越多地用于飞机、船舶和高速列车等设备的结构和内饰件制造中。加之生产过程可实现高效、大批量并节材、节能,所以模具也常被人们誉为“现代工业生产之母”。模具技术水平已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志,也是保持这些国家的产品在国际市场上优势的核心竞争力。尤其是精密模具,代表着工业经济发展的最高水平之一。
  精密模具热处理变形原因及预防方法:就精密复杂模具变形状况、变形原因的作一研究,来探讨减少和控制精密复杂模具变形的措施,以提高模具产品的质量和使用寿命。
  一、模具材料的影响:
  1、模具的选材:某机械厂从选材和热处理简便考虑,选择T10A钢制造截面尺寸相差悬殊、要求淬火后变形较小的较复杂模具,硬度要求56-60HRC。热处理后模具硬度符合技术要求,但模具变形较大,无法使用,造成模具报废。后来该厂采用微变形钢Cr12钢制造,模具热处理后硬度和变形量都符合要求。预防措施:因此制造精密复杂、要求变形较小的模具,要尽量选用微变形钢,如空淬钢等。
  2.模具材质的影响:某厂送来一批Cr12MoV钢较复杂模具,模具都带有¢60mm圆孔,模具热处理后,部分模具圆孔出现椭圆,造成模具报废。一般来说Cr12MoV钢是微变形钢,不应该出现较大变形。我们对变形严重的模具进行金相分析发现,模具钢中含有大量共晶碳化物,且呈带状和块状分布。(1)模具椭圆(变形)产生的原因:这是因为模具钢中呈一定方向分布的不均匀碳化物的存在,碳化物的膨胀系数比钢的基体组织小30%左右,加热时它模具内孔膨胀,冷却时又模具内孔收缩,使模具内孔发生不均匀的变形,使模具的圆孔出现椭圆。
  (2)预防措施:①在制造精密复杂模具时,要尽量选择碳化物偏析较小的模具钢,不要图便宜,选用小钢厂生产的材质较差钢材。②对存在碳化物严重偏析的模具钢要进行合理锻造,来打碎碳化物晶块,降低碳化物不均匀分布的等级,消除性能的各向异性。③对锻后的模具钢要进行调质热处理,使之获得碳化物分布均匀、细小和弥散的索氏体组织、从而减少精密复杂模具热处理后的变形。④对于尺寸较大或无法锻造的模具,可采用固溶双细化处理,使碳化物细化、分布均匀,棱角圆整化,可达到减少模具热处理变形的目的。
  二、模具结构设计的影响:
  有些模具选材和钢的材质都很好,往往因为模具结构设计不合理,如薄边、尖角、沟槽、突变的台阶、厚薄悬殊等,造成模具热处理后变形较大。
  1、变形的原因:由于模具各处厚薄不均或存在尖锐圆角,因此在淬火时引起模具各部位之间的热应力和组织应力的不同,导致各部位体积膨胀的不同,使模具淬火后产生变形。
  2、预防措施:设计模具时,在满足实际生产需要的情况下,应尽量减少模具厚薄悬殊,结构不对称,在模具的厚薄交界处,尽可能采用平滑过渡等结构设计。根据模具的变形规律,预留加工余量,在淬火后不致于因为模具变形而使模具报废。对形状特别复杂的模具,为使淬火时冷却均匀,可采用给合结构。
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