模具熱處理的現(xiàn)狀及走勢
模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程纺涤。它對模具的如下性能有著直接的影響成止。
模具的制造精度:組織轉(zhuǎn)變不均勻冗吟、不徹底及熱處理形成的殘余應(yīng)力過大造成模具在熱處理后的加工盘瞄、裝配和模具使用過程中的變形厢申,從而降低模具的精度,甚至報廢裹侍。
模具的強(qiáng)度:熱處理工藝制定不當(dāng)钧饥、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好,造成被處理模具強(qiáng)度(硬度)達(dá)不到設(shè)計要求驳鸿。
模具的工作壽命:熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理嫩誉、晶粒度超標(biāo)等,導(dǎo)致主要性能如模具的韌性钉呐、冷熱疲勞性能镐胃、抗磨損性能等下降,影響模具的工作壽命桶现。
模具的制造成本:作為模具制造過程的中間環(huán)節(jié)或最終工序躲雅,熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差骡和,大多數(shù)情況下會使模具報廢相赁,即使通過修補(bǔ)仍可繼續(xù)使用,也會增加工時慰于,延長交貨期钮科,提高模具的制造成本。
正是熱處理技術(shù)與模具質(zhì)量有十分密切的關(guān)聯(lián)性婆赠,使得這二種技術(shù)在現(xiàn)代化的進(jìn)程中绵脯,相互促進(jìn),共同提高休里。20世紀(jì)80年代以來蛆挫,國際模具熱處理技術(shù)發(fā)展較快的領(lǐng)域是真空熱處理技術(shù)、模具的表面強(qiáng)化技術(shù)和模具材料的預(yù)硬化技術(shù)。
模具的真空熱處理技術(shù)
真空熱處理技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種新型的熱處理技術(shù)悴侵,它所具備的特點(diǎn)瞧剖,正是模具制造中所迫切需要的,比如防止加熱氧化和不脫碳灌滤、真空脫氣或除氣名娶,消除氫脆,從而提高材料(零件)的塑性誉芙、韌性和疲勞強(qiáng)度健娄。真空加熱緩慢、零件內(nèi)外溫差較小等因素笋窍,決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等流肢。
按采用的冷卻介質(zhì)不同,真空淬火可分為真空油冷淬火项凉、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火赦牧。模具真空熱處理中主要應(yīng)用的是真空油冷淬火巧糖、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件(如模具)真空加熱的優(yōu)良特性胳瑟,冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制定非常重要蜻蒋,模具淬火過程主要采用油冷和氣冷。
對于熱處理后不再進(jìn)行機(jī)械加工的模具工作面厢岂,淬火后盡可能采用真空回火光督,特別是真空淬火的工件(模具),它可以提高與表面質(zhì)量相關(guān)的機(jī)械性能塔粒,如疲勞性能结借、表面光亮度、而腐蝕性等卒茬。
熱處理過程的計算機(jī)模擬技術(shù)(包括組織模擬和性能預(yù)測技術(shù))的成功開發(fā)和應(yīng)用船老,使得模具的智能化熱處理成為可能。由于模具生產(chǎn)的小批量(甚至是單件)圃酵、多品種的特性柳畔,以及對熱處理性能要求高和不允許出現(xiàn)廢品的特點(diǎn),又使得模具的智能化熱處理成為必須郭赐。模具的智能化熱處理包括:明確模具的結(jié)構(gòu)薪韩、用材、熱處理性能要求捌锭;模具加熱過程溫度場俘陷、應(yīng)力場分布的計算機(jī)模擬;模具冷卻過程溫度場、相變過程和應(yīng)力場分布的計算機(jī)模擬灶花;加熱和冷卻工藝過程的仿真值膝;淬火工藝的制定;熱處理設(shè)備的自動化控制技術(shù)艰吏。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家欺垛,如美國、日本等涣累,在真空高壓氣淬方面隆鹤,已經(jīng)開展了這方面的技術(shù)研發(fā),主要針對目標(biāo)也是模具蹦争。
模具的表面處理技術(shù)
模具在工作中除了要求基體具有足夠高的強(qiáng)度和韌性的合理配合外汪请,其表面性能對模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要。這些表面性能指:耐磨損性能瑞捂、耐腐蝕性能贸左、摩擦系數(shù)、疲勞性能等酷麦。這些性能的改善矿卑,單純依賴基體材料的改進(jìn)和提高是非常有限的,也是不經(jīng)濟(jì)的沃饶,而通過表面處理技術(shù)母廷,往往可以收到事半功倍的效果,這也正是表面處理技術(shù)得到迅速發(fā)展的原因糊肤。
模具的表面處理技術(shù)琴昆,是通過表面涂覆、表面改性或復(fù)合處理技術(shù)馆揉,改變模具表面的形態(tài)业舍、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)把介,以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程勤讽。從表面處理的方式上,又可分為:化學(xué)方法拗踢、物理方法脚牍、物理化學(xué)方法和機(jī)械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)巢墅,但在模具制造中應(yīng)用較多的主要是滲氮碗品、滲碳和硬化膜沉積。 滲氮工藝有氣體滲氮美卒、離子滲氮芽嗓、液體滲氮等方式,每一種滲氮方式中,都有若干種滲氮技術(shù)班卖,可以適應(yīng)不同鋼種不同工件的要求随象。由于滲氮技術(shù)可形成優(yōu)良性能的表面,并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)調(diào)性呆纤,同時滲氮溫度低聪蔬,滲氮后不需激烈冷卻,模具的變形極小屯片,因此模具的表面強(qiáng)化是采用滲氮技術(shù)較早无价,也是應(yīng)用最廣泛的。
模具滲碳的目的床重,主要是為了提高模具的整體強(qiáng)韌性琳柱,即模具的工作表面具有高的強(qiáng)度和耐磨性,由此引入的技術(shù)思路是拙徽,用較低級的材料刨沦,即通過滲碳淬火來代替較高級別的材料,從而降低制造成本斋攀。
硬化膜沉積技術(shù)目前較成熟的是CVD已卷、PVD。為了增加膜層工件表面的結(jié)合強(qiáng)度淳蔼,現(xiàn)在發(fā)展了多種增強(qiáng)型CVD、PVD技術(shù)裁眯。硬化膜沉積技術(shù)最早在工具(刀具鹉梨、刃具、量具等)上應(yīng)用穿稳,效果極佳存皂,多種刀具已將涂覆硬化膜作為標(biāo)準(zhǔn)工藝。模具自上個世紀(jì)80年代開始采用涂覆硬化膜技術(shù)逢艘。目前的技術(shù)條件下旦袋,硬化膜沉積技術(shù)(主要是設(shè)備)的成本較高,仍然只在一些精密它改、長壽命模具上應(yīng)用物轮,如果采用建立熱處理中心的方式,則涂覆硬化膜的成本會大大降低引苇,更多的模具如果采用這一技術(shù)怖征,可以整體提高我國的模具制造水平。
模具材料的預(yù)硬化技術(shù)
模具在制造過程中進(jìn)行熱處理是絕大多數(shù)模具長時間沿用的一種工藝牌鹊,自上個世紀(jì)70年代開始视以,國際上就提出預(yù)硬化的想法,但由于加工機(jī)床剛度和切削刀具的制約,預(yù)硬化的硬度無法達(dá)到模具的使用硬度购哺,所以預(yù)硬化技術(shù)的研發(fā)投入不大扶取。隨著加工機(jī)床和切削刀具性能的提高,模具材料的預(yù)硬化技術(shù)開發(fā)速度加快人狞,到上個世紀(jì)80年代芜田,國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國家在塑料模用材上使用預(yù)硬化模塊的比例已達(dá)到30%(目前在60%以上)。我國在上世紀(jì)90年代中后期開始采用預(yù)硬化模塊(主要用國外進(jìn)口產(chǎn)品)厚遗。
模具材料的預(yù)硬化技術(shù)主要在模具材料生產(chǎn)廠家開發(fā)和實施腺首。通過調(diào)整鋼的化學(xué)成分和配備相應(yīng)的熱處理設(shè)備,可以大批量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的預(yù)硬化模塊黔攒。我國在模具材料的預(yù)硬化技術(shù)方面趁啸,起步晚,規(guī)模小督惰,目前還不能滿足國內(nèi)模具制造的要求不傅。
采用預(yù)硬化模具材料,可以簡化模具制造工藝赏胚,縮短模具的制造周期访娶,提高.
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