經(jīng)實(shí)際觀察,T8A鋼模具在熱處理變形有下列規(guī)律:模具壁厚在8mm以下,淬火后型腔尺寸一般脹大;厚壁在8mm以上、20mm以下,淬火后型腔一般是縮小。型腔尺寸與壁厚之比對(duì)變形有很大的影響。型腔尺寸小于壁厚時(shí),淬火后型腔尺寸縮小;型腔尺寸大于壁厚時(shí),如果外形是圓的,一般是脹大,若外形和型腔均為長方形,淬火后型腔尺寸縮小。如果模具內(nèi)孔≤8mm,淬火后內(nèi)孔脹大,若內(nèi)孔>8mm,則淬火后的內(nèi)孔縮小。此外,型腔的變形情況與型腔的形狀有關(guān),一般型腔長尺寸方向要脹大,短尺寸方向是縮短。
(1)預(yù)備熱處理 碳鋼模具坯料退火和機(jī)械加工成形之后,肯定有一定的應(yīng)力存在,其金相組織為片狀的珠光體,大多采用調(diào)質(zhì)作為預(yù)備熱處理。在實(shí)際操作中,不少單位采用定形處理代替調(diào)質(zhì)處理,同樣可以消除機(jī)械加工應(yīng)力,并使退火后的片狀珠光體部分球化,而且定形處理與調(diào)質(zhì)處理對(duì)最終熱處理變形的影響效果相近。定形處理安排在退火并經(jīng)粗、精加工之后進(jìn)行,對(duì)形腔簡單和復(fù)雜的小型模具均較適用。定型處理是在緩慢加熱及緩慢冷卻條件下完成的,有足夠長的保溫時(shí)間,可以清除機(jī)械加工應(yīng)力,且不至于產(chǎn)生像調(diào)質(zhì)處理中可能產(chǎn)生的變形應(yīng)力。
(2)最終熱處理
1)淬火冷卻。760~780℃鹽浴加熱后,如何冷卻是小型模具熱處理的關(guān)鍵。模具在熱處理過程中影響變形和開裂的主要因素是冷卻,因此必須控制好冷卻速度和冷卻時(shí)間。模具淬火多采用水淬油冷,即10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaC1水溶液、L-AN32全損耗系統(tǒng)用油。
由于水淬油冷的淬火操作是比較難掌握的,稍有出入就會(huì)出質(zhì)量問題:可能淬裂或硬度達(dá)不到要求。有經(jīng)驗(yàn)的操作工會(huì)根據(jù)模具的有效厚度控制水冷的時(shí)間(并結(jié)合聲音及振感),按每4~5mm在水中冷卻1s估算。如模具尺寸是50mm×50mm×25mm,那么水冷時(shí)間為5~6s,然后立即轉(zhuǎn)油冷。
2)配模淬火冷卻及回火。為了控制形狀復(fù)雜,要求嚴(yán)格的模具變形,將凸模壓入凹模內(nèi),進(jìn)行模冷卻,如厚12mm的模具,在水中冷卻3s后立即轉(zhuǎn)入油中冷卻12s,馬上將凸凹模配合在一起,再放入油中繼續(xù)冷卻。
配模冷卻出油后,必須在10min之內(nèi)及時(shí)回火。回火工藝為:180~220℃×1~1.5h。回火時(shí)間太短,不能完全清除應(yīng)力,組織也不穩(wěn)定,并且取出凸模后凹模還會(huì)變形。配模回火必須冷卻到室溫才能取出凸模。一般硬度要求偏底的要求偏底的凸模,如回火溫度較高,型腔尺寸可能要脹大。配模冷卻及回火不僅可以避免碳鋼小型模具變形和開裂,而且能使復(fù)雜模具的變形控制在±0.02mm范圍內(nèi),為制造高精度模具打好基礎(chǔ)。
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