早期W6Mo5Cr4V2鋼凸模經(jīng)熱處理工藝淬火和回火不合量鹃远。根據(jù)其失效形式確定新的淬火鹅龄、回火工藝淑仆,實(shí)際使用證明新的熱處理工藝使模具壽命提高了十幾倍释涛。
1 凸模假設(shè)條件
凸模在小能量多沖載荷作用下受壓加叁、彎、剪等應(yīng)力作用唇撬,凸模工作面在很高的壓力及一定溫度下反復(fù)與被擠壓材料進(jìn)行強(qiáng)烈摩擦它匕,每分鐘可擠出50多個滾子。
2檢驗(yàn)
對已失效的30副凸模進(jìn)行宏觀和微觀分析窖认,其失效形式為折斷:由偏心負(fù)荷產(chǎn)生較大彎曲應(yīng)力引起豫柬。這樣的凸模共9副,占30%拉斷扑浸;由于凸模在工作中偶爾發(fā)生潤滑條件差烧给,每卸件一次在凸模上產(chǎn)生一次附加熱應(yīng)力,同時截面過渡處產(chǎn)生應(yīng)力集中喝噪,再伴有偏心載荷的附加作用而出現(xiàn)拉斷憔剂。這樣凸模共6副,占20%期第。
劈裂:裂紋從工作端開始绵另,沿縱向發(fā)展,由于擠壓力過高绅鉴,材料強(qiáng)韌性不足引起姨莽,這樣凸模共15副,占50%既蛙。
工藝路線為:下料——機(jī)加工——熱處理——磨削仲侈。
經(jīng)化驗(yàn)確定成份為W6Mo5Cr4V2高速鋼,其化學(xué)成份(%)為:0.90C蓖社、0.40Si秆惑、0.40Mn、4.10Cr衍止、4.60Mo哗蛋、6.5W、1.8V园担。
經(jīng)金相檢驗(yàn)原材料為熱扎退火狀態(tài)高速鋼届谈,未經(jīng)改鍛直接粗加工使用。原材料碳化物級加為3-4級弯汰。經(jīng)組織檢驗(yàn)艰山,已失將失效的凸模為淬火加回火狀態(tài),組織為回火馬氏體+碳化物+殘余奧氏體咏闪,而且可以看出碳化物集中處有回火不足現(xiàn)象曙搬。
對已失效模具做碳化物級別分析,帶狀為3-4級鸽嫂。抽樣進(jìn)行主要機(jī)械試驗(yàn)得到:抗彎強(qiáng)度∑bb=2340MN/M2纵装,沖擊韌性(無缺口試樣)為ak=15.2J/CM2,對30副凸模測定的平均硬度為HRC=61-63据某,使用壽命最高達(dá)7000次左右橡娄,平均4000次左右。
3早期失效原因分析
造成冷擠壓凸模早期斷裂的主要原因是由于淬火加熱溫度選擇不當(dāng)哗脖。1220℃淬火瀑踢,對于冷擠壓模具來講溫度過高,因?yàn)閃6Mo5Cr4V2高速鋼在1210-1240℃是刀具正常淬火溫度才避,目的是獲得二次硬化達(dá)到高的紅硬性咱茂,但冷擠壓凸模的工作條件和刀具并不一樣,對紅硬性無很高的要求棕优,而是要求較高的抗壓強(qiáng)度缴碉、彎曲強(qiáng)度、一定的硬度和足夠的韌性佣虑。
高速鋼的淬火加熱溫度越高叁乍,溶入奧氏體中的碳及合金元素量就越多,淬火弧定、回火后的強(qiáng)度则沃、硬度就高肝庸,紅硬性增加,但沖擊韌性較低章迎。研究表明吓死,W6Mo5Cr4V2在淬火加熱溫度為1210℃時奧氏體晶粒就有開始長大傾向,原工藝是1220℃淬火已開始長大焚寂,這是由于淬火扣熱溫度高時普晌,基中過剩碳化物質(zhì)點(diǎn)減少,削弱了碳化物質(zhì)點(diǎn)對晶粒長大的機(jī)械阻礙作用沧奴,所以1220℃淬火痘括,使韌性顯得不足,凸模易產(chǎn)生拉斷滔吠、折斷纲菌、劈裂等損壞。
4凸模的強(qiáng)韌化處理
對20副凸模進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)屠凶,其中10副經(jīng)過改鍛驰后,對已改鍛的凸模其中5副按原熱處理工藝處理。另5副按低溫淬火新工藝處理矗愧。對未鍛的10副凸模全部采用低溫淬火新熱處理工藝處理灶芝。
5使用考證及結(jié)論
改鍛后按原熱處理工藝處理的5副凸模平均使用壽命為1300次/副,改鍛后按低溫淬火新工藝處理的5副凸模平均使用壽命為40500次/副唉韭。未經(jīng)改鍛但按低溫淬火新熱處理工藝處理的10副凸模平均使用壽命為48000次/副夜涕。對未經(jīng)改鍛而采用低溫淬火工藝的凸模進(jìn)行電鏡分析,可看出其微觀斷口是不完整韌窩属愤。
可見采用低溫淬火新熱處理工藝處理的凸模使用壽命顯著提高女器。由于采用30mm的棒材下料,原材料棒材很細(xì)岗命,軋制變形時已經(jīng)軋碎了共晶碳化物巨脚。碳化物級別基本合格。所以可以不必改鍛品救,但在機(jī)械加工前應(yīng)先進(jìn)行球化退火敢弟,目的是使碳化物分布均勻。既有利于機(jī)械加工他景。又使最終熱處理后獲得均勻捅振、細(xì)小、圓整的碳化物托足。
可見怯糠,對于改鍛和未經(jīng)重鍛的凸模,關(guān)鍵是熱處理工藝要選擇適當(dāng)妒穷。采用低溫淬火新熱處理工藝瓦统,使用壽命獲得了顯著提高贿妹,且改鍛的和未經(jīng)改鍛的相差不多。這樣就可以省去改鍛這一工藝難度大癞季,又耗資耗能較多的工藝程序劫瞳。
鏈條滾子凸模早期失效的原因是由于1220℃淬火,奧氏體中碳化物及合金元素增多绷柒。奧氏體晶粒有所長大,因回火不充分涮因,雖具有紅硬性废睦,但強(qiáng)韌性不足。
在原材料未經(jīng)改鍛的條件下养泡,采用1150℃低溫淬火嗜湃,使凸模得到強(qiáng)度和韌性的良好配合;使用壽命顯著提高澜掩。這樣既節(jié)省了能源(省去改鍛)购披,又顯著提高了凸模的使用壽命,降低了成本肩榕,獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益刚陡。
生產(chǎn)實(shí)踐證明,凸模采用新熱處理工藝后株汉,由于使用壽命的提高筐乳,不僅節(jié)省了模具費(fèi)用,降低了成本而且節(jié)省了模具裝卸時間狱槽,使勞動生產(chǎn)率獲得了提高涨给。
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