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压铸模零件的热处理方法简析

2014年06月30日

1、淬火设备为高压高流率真空气淬炉。
  (1)淬火前:采用热平衡法,提高模具加热和冷却的整体一致性。对凡是影响到这一点的薄壁孔、沟槽、型腔等,都要进行填充、封堵,尽量做到模具能均衡加热和冷却;同时,注意装炉方式,防止压铸模在高温时因自重而引起的变形。
  (2)模具的加热:在加热过程中要缓慢加热(用200℃/h升温),并采用两级预热方式,防止快速升温造成模具内、外温差过大,引起过大的热应力,同时减小相变应力。
  (3)淬火温度与保温时间:要采用下限淬火加热温度,均热时间不宜过短或过长,一般由壁厚和硬度来确定均热时间。
  (4)淬火冷却:采用预冷方式,并通过调节气压与风速,有效的控制冷却速度,使之最大限度地实现理想冷却。即:预冷到850℃后,增大冷却速度,快速通过“C”曲线鼻部,模温在500℃以下则逐渐降低冷却速度,到Ms点以下则采用近似等温转变的冷却方式,以最大限度地减少淬火变形。模具冷却到约150℃时,关闭冷却风机,让模具自然冷却。
2、退火包括锻造后的球化退火和模具制作过程中的去应力退火两部分。其主要目的:在原材料阶段进行结晶组织的改良;方便加工而降低硬度;防止加工后变形和淬火裂纹而去除内应力。
  (1)球化退火。模具钢经锻造后,钢的内部组织变成不稳定的结晶,硬度高切削困难,且此种状态的钢,内应力大,加工后容易变形和淬裂,机械性能差,为使碳化物结晶变成球化稳定组织须进行球化退火。
  (2)去应力退火。对有残留应力的模具钢进行机械加工,加工后会产生变形,如果机械加工后仍留有应力,则在淬火时会发生很大的变形或淬火裂纹。为防止这些问题发生,必须进行去应力退火。
 
 模具制作过程中一般进行三次去应力退火:
  (1)在切削掉原材料体积的1/3以上形状或对原材料厚度1/2深度加工时,加工余量留有5~10mm,进行第一次去应力退火。
  (2)在精加工留有余量(2~5mm)时,进行第二次去应力退火。
  (3)在试模后,淬火前进行第三次去应力退火。
3、回火淬火的模具冷却到约100℃时,就要立即进行回火,以防止继续产生变形,甚至开裂。回火温度由工作硬度来确定,一般要进行三次回火。
4、氮化处理一般压铸模经淬火、回火(45~47HRC)后就能使用,但为了提高模具的耐磨性、抗蚀性和抗氧化性,防止粘模,延长模具的寿命,必须进行氮化处理。氮化层深度一般为0.15~0.2mm。氮化后需要打光,磨去白亮层(厚约0.01mm左右)。
5、几点说明
  (1)模具的热处理变形是由于相变应力、热应力的共同作用引起的,受多种因素影响。因此,在正确选材的前提下,还要注意毛坯的锻造,要采用六面锻造的方法,反复镦拔。同时,在模具的设计阶段就必须注意,使壁厚尽量均匀(壁厚不均匀时要开工艺孔);对形状复杂的模具,要采用镶拼结构,而不采用整体结构;对有薄壁、尖角的模具,要采用圆角过渡和增大圆角半径。在热处理时要作好数据记录,长、宽、厚各方向上的变形量,热处理条件(装炉方式、加热温度、冷却速度、硬度等),为日后模具的热处理积累经验。
  (2)压铸模的加工一般有两种工艺流程,都是根据实际情况确定的。第一种:一般压铸模。锻打→球化退火→粗加工→第一次去应力退火(留有余量5~10mm)→粗加工→第二次去应力退火(留有余量2~5mm)→精加工→第三次去应力退火(试模后、淬火前)→淬火→回火→钳修→氮化。第二种:特别复杂的及淬火很易变形的模具。锻打→球化退火→粗加工→第一次去应力退火(留有余量5~10mm)→淬火→回火→机、电加工→第二次去应力退火(留有余量2~5mm)→机、电加工→第三次去应力退火(试模后)→钳修→氮化。 

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