精密模具熱處理變形是模具加工中的主要缺陷之一。一些精密復雜的模具經常因熱處理變形而報廢,因此控制精密模具的變形一直是熱處理生產中的關鍵問題。

眾所周知,在模具的熱處理過程中,尤其是淬火過程中,由于模具截面各部分的加熱和冷卻速度不一致而產生的溫差,再加上組織轉變的時間不相等等。,使模具截面各部分的體積膨脹和收縮不均勻,顯微組織轉變不均勻,從而造成“顯微組織應力”和模具內外溫差引起的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。

因此,減少和控制精密模具的變形是熱處理工作者的重要研究課題。


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本文試圖研究精密模具的變形狀況及原因,探討減少和控制精密復雜模具變形的措施,以提高模具產品的質量和使用壽命。

一、精密模具材料的影響

1.模具的材料選擇

某機械廠考慮到選材和熱處理的方便,選用T10A鋼制造截面尺寸差異大、淬火后變形小的復雜模具,要求硬度為56HRC-60HRC。精密塑料模具熱處理后硬度符合技術要求,但模具變形較大,無法使用,導致模具報廢。后來工廠用微變形鋼Cr12制造,熱處理后模具硬度和變形滿足要求。

因此,需要盡可能使用輕微變形的鋼,如空淬鋼,來制造要求小變形的精密復雜模具。

2.模具材料的影響

某廠送來一批Cr12MoV鋼的復雜模具,模具上都有¢60mm圓孔。模具熱處理后,部分圓孔呈橢圓形,導致模具報廢。

一般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼,應該不會有大的變形。對嚴重變形模具的金相分析表明,模具鋼中存在大量共晶碳化物,呈帶狀和塊狀分布。

(1)模具橢圓(變形)的原因

這是因為模具鋼中存在一定方向分布的不均勻碳化物。碳化物的膨脹系數比鋼的基體組織小30%左右。加熱時防止模具內孔膨脹,冷卻時防止模具內孔收縮,造成模具內孔不均勻變形,模具橢圓圓孔。

(2)預防措施

①制造精密復雜模具時,盡量選擇碳化物偏析小的模具鋼,不要便宜,選擇小鋼廠生產的材質差的鋼。②碳化物偏析嚴重的模具鋼應合理鍛造,以破碎碳化物晶塊,降低碳化物分布不均勻的等級,消除性能的各向異性。③鍛造模具鋼應進行調質處理,獲得碳化物分布均勻、細小、彌散的索氏體組織,以減少熱處理后精密復雜模具的變形。④對于較大或不可鍛造的模具,可采用固溶雙重細化處理,使碳化物細化、分布均勻、邊角圓滑,達到減少模具熱處理變形的目的。