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        模具變形的主要影響因素

        文章出處: 人氣:發表時間:2021-06-15 00:28

          一般模具要求精度較高,經熱處理以后,又不便于甚至不可能再進行加工和校正,因此在熱處理后,即使組織性能已達到要求,但如變形超差,仍然因無法挽救而報廢,這樣不僅影響生產而且還造成經濟上的損失?! ∮嘘P熱處理變形的一般規律,這里不作討論,以下針對影響模具變形的一些因素作一簡要的分析?! ?/p>

        (一)模具材料對熱處理變形的影響 

         材料對熱處理變形的影響,包括鋼的化學成分及原始組織兩方面的影響?! 牟牧媳旧韥砜?。主要通過成分對淬透性、Ms點等的影響而影響熱處理變形。碳素工具鋼在正常淬火溫度進行水 油雙液淬火時,在Ms點以上產生很大的熱應力;當冷到Ms點以下時,奧氏體向馬氏體轉變,產生組織應力,但由于碳素工具鋼淬透性差,所以組織應力的數值不大。加上其Ms點不高,在發生馬氏體組織轉變時,鋼的塑性已經很差,不易發生塑性變形,因此就保留了熱應力作用所造成的變形特征,模具型腔趨向收縮。但若淬火溫度提高(>850℃),也可能因組織應力起主導作用,而使型腔趨向于脹大。

          在用9Mn2V,9SiCr,CrWMn,GCr15鋼等低合金工具鋼制作模具時,其淬火變形規律與碳素工具鋼相似,但變形量要比碳素工具鋼要小?!?/p>

         對于一些高合金鋼如Cr12MoV鋼等,由于其碳及合金元素含量較高,Ms點較低,因而淬火后有較多的殘余奧氏體,它對由于馬氏體而致的體積膨脹有抵消作用,因此淬火后的變形就相當小,一般用空冷、風冷、硝鹽浴淬火時,模具型腔趨于微量脹大;若淬火溫度過高,則殘余奧氏體量增加,型腔也可能縮小?!?/p>

         若用碳素結構鋼(如45鋼)或某些合金結構鋼(如40Cr)制作模具,則因其Ms點較高,當表面開始馬氏體轉變時,心部溫度尚較高,屈服強度較低,有一定的塑性,表面對心部的瞬時拉伸組織應力,易于超過心部的屈服強度而使型腔趨向脹大?! ′摰脑冀M織對淬火變形也有一定的影響。這里所指的“鋼的原始組織”,包括鋼中夾雜物的級別、帶狀組織級別、成份的偏析程度、游離碳化物分布的方向性等,以及由于不同的預先熱處理而得到的不同組織(如珠光體,回火索氏體,回火屈氏體等)。對模具鋼來說,主要考慮的是碳化物偏析,碳化物的形狀和分布形態。

          高碳高合金鋼(如Cr12型鋼)中碳化物偏析對淬火變形的影響特別明顯。由于碳化物偏析造成鋼加熱至奧氏體狀態后的成分不均勻性,因而不同區域的Ms點就會有高有低,在同樣冷卻條件下,奧氏體向馬氏體轉變就有先有后,轉變后的馬氏體就因含碳量不同而比容有大有小,甚至有一些低碳、低合金區域可能根本得不到馬氏體(而得到貝氏體,屈氏體等),所有這些都會造成零件淬火后的不均勻變形?!?/p>

         不同的碳化物分布形態(呈顆粒狀或纖維狀分布),對基體漲縮的影響也不同,因而也會影響熱處理后的變形,一般是順著碳化物纖維方向型腔漲大,且較顯著;而垂直于纖維方向則縮小,但不顯著,有些廠為此特作了規定,型腔所在面應與碳化物纖維方向垂直,以減小型腔的變形,當碳化物呈顆粒狀均勻分布時,則型腔表現為均勻的漲縮?! 〈送?,最終熱處理之前的組織狀態對變形也有一定的影響,例如,原始組織為球狀珠光體的就比片狀珠光體的在淬火后變形傾向要小。所以變形要求嚴格的模具,常在粗加工后先進行一次調質處理,然后再進行精加工及最終熱處理?!?/p>

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         模具幾何形狀對熱處理變形的影響,實際上仍是通過熱應力、組織應力來起作用的。由于模具的形狀是多種多樣的,要從中總結出確切的變形規律,目前還很困難?!?/p>

         對于對稱型的模具,可根據型腔尺寸,外形尺寸及高度來考慮型腔的變形傾向。當模具的壁薄,高度小時,則較易于淬透,這時又可能是組織應力起主導作用,因此型腔常趨向脹大。反之,壁厚,高度大,則不易淬透,此時可能是熱應力起主導作用,因此型腔常趨向縮小。這里所說的是一般趨勢,在生產實踐中,還須結合零件的具體形狀,所采用的鋼種及熱處理工藝等來加以考慮,通過實踐不斷總結出經驗來。由于實際生產中,模具的外形尺寸往往不是主要的工作尺寸,且變形后還可通過磨加工等加以校正,所以上面分析的主要是型腔的變形趨勢。

          對于不對稱的模具的變形,同樣也是熱應力、組織應力綜合作用的結果。例如對薄壁薄邊的模具,由于模壁薄,淬火時內外溫差小,因而熱應力??;但容易淬透,組織應應力較大,所以變形趨向于型腔脹大。為了減小模具的變形,熱處理部門應與模具設計部門共同研究,改善模具設計,如盡可能避免截面大小相差懸殊的模具結構,模具形狀力求對稱,復雜模具用拼合結構等?!?/p>

        此文關鍵字:模具,形的,主要,影響,因素
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