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1.热处理和模具寿命
什么叫热处理?热处理是将钢材加热,冷却得到所需组织和性能的一种工艺
三火热处理
● 退火(Annealing)—降低硬度,提高加工性能。退火组织:铁素体( F)/球粒状珠光体( P)
● 淬火(Qunching)—提高硬度,提高强度和耐磨性。淬火组织:淬火马氏体( M ) 残余奥氏体(AR)● 回火(Tempering)—消除淬火应力,调节硬度,提高韧性。(M ) / 索氏体(S )
典型的热处理工艺
低温回火的优点:
? 表面光亮,变形小 耐腐蚀性高?耐腐蚀性高? 小模具韧性高 高硬度
高温回火的优点:高温下工作稳定,氮化可以随后进行,PVD不易WEDM磨削开裂减少R.A 尺寸稳定.
如何重新淬火?
必须先退火 避免韧性急剧下降。 防止开裂
正火(常用于中低碳钢)
● 正火是将钢加热到所有奥氏体化的温度,保温后空冷获得小珠光体的热处理工艺● 正火的目的:细化晶粒,使组织均匀;消除过分析钢中原组织中的网状碳化物;提高韧性,提高切割加工性;作为钢材的预热处理或最终热处理.
2.合理选择模具的热处理硬度
一、>63HRC
●使用范围:一些耐磨性要求特别高的塑料,或者一些产品设计特殊的浇口●材料:高速钢如SKH51
二、58-61HRC
●适用范围:小型模具及镶件加玻纤40%以上,产品结构简单。●材料:DC53/SKD11/D2
三、54-58HRC
●使用范围:产品加玻纤30%以上,产品结构比较复杂,或者用作耐磨块。●材料:635,440C SUJ2,GCr15
四、48-52HRC
●使用范围:啤酒量长期生产超过100万的硬模,或玻璃纤维量为15-30%,或电木模.●材料:420,H13,H11
五、44-48HRC●使用范围:中大型塑料硬模(3D对角线超过400),或设计应力集中的长期生产模具;以及长期使用的行位/斜顶●材料:420、H13、H11
压铸模/塑料硬模/行位
ADC3 vs DH31-S vsLKM2344SUPER
六、40-44HRC
使用范围:形状复杂、大型塑料模具热处理困难;或中等批量生产所需尺寸稳定的模具;要求材料韧性和耐磨性的行位/斜顶。H11,MEK4 、 LKM808E/NAK80
七、35-40HRC
●使用范围:中小批量生产的不防酸普通塑料模具;对材料耐磨性要求不高的行位/斜顶●材料:LKM738H,LKM838H,LKM718H,LKM818H.
八、30-35HRC●使用范围:中小批量生产的大型塑料模具;对材料韧性要求较高的行位/斜顶●材料:LKM738、LKM2311,LKM2083H、LKM2316,LKM420H(防酸),S136H,S-STAR(亮面),336
九、<30HRC
●使用范围:塑料模具成本低,无表面要求●材料:S45-55C、P20、WY2311
常用硬模材料硬度选择(H13 & 420 )
为了防止淬火应力开裂,保持良好的韧性,必须使用较高的回火温度,因此应适当降低硬度.
3. 热处理变形
什么是变形?
● 热处理过程中工件尺寸和形状的变化;● 热应力和组织转变应力导致模具变形;● 淬火和回火会导致翘曲变形,加热温度越高,变形越大。
变形的类型
加工应力
● (车削,铣削、磨削)会在模具表面产生张应力;● 加工张应力在热处理淬硬过程中释放,导致变形;● 热处理前应力处理可减少加工应力引起的变形。
消除应力处理
热应力
● 模具表面与心脏之间的温差导致模具内部的热应力,是形状变化的主要原因;● 钢的体积在加热过程中会增加,不均匀的加热会导致钢在各个方向的体积增加不一致,从而产生应力和变形;● 在处理较大且形状复杂的模具时,应采用缓慢的加热速度和增加预热步骤,以保证材料表面和心脏加热的均匀性。
淬火快冷慢冷
淬火速率过快导致开裂
组织转变应力
● 应力来自钢中的组织转变;● 铁素体、奥氏体、马氏体具有不同的晶体结构和体积。
碳钢在组织变化中的体积变化
热处理过程中不可避免的变形
热处理过程中可避免的变形
如何减少变形?
● 模具形状简单对称;● 粗加工后消除应力,然后进行热处理;● 慢慢加热硬化过程;● 采用合适的模具材料;● 淬冷时尽量采用温和的淬冷速率,但不能过慢得到正确的显微组织;● 选择合适的回火温度。
建议预留加工余量
4.利用表面处理技术提高模具寿命
磨粒磨损
粘着磨损
软氮化
● 气氛:NH3 C2H2● 时间:5—8 H● 温度:510--560 ℃● 氮化层深度:0.2mm● 氮化层表面硬度约600-11000HV● 适用范围:塑料模具,零配件
离子氮化
● 气氛:N2● 时间:48--72 H● 温度:450--550 ℃● 氮化层深度:0.2—0.6mm● 氮化层表面硬度约800-12000HV● 适用范围:塑料、五金模具、备件
渗碳淬火
● 气氛:煤油 甲醇● 时间:72 H● 温度:870-980 ℃● 渗碳层深度:0.8mm● 渗碳层表面硬度约50-60HRC● 适用范围:备件
中高频感应加热
● 表面马氏体淬硬层采用不同功率线圈感应加热,高频1-1.5mm的硬化层,中频可获3mm硬化层,心脏仍处于退火状态。● 主要用于直径较小的边钉零件(标准60以下,非标50-80)
镀铬(镍)和黑处理
● 功能:提高耐腐蚀性和耐磨性;● 镀层厚度:0.01-0.02mm● 镀铬的负面影响引起氢脆
PVD硬涂层的功能
●减少刀具与加工材料之间,模具之间的磨损;●起到自润滑作用,摩擦系数小;●保护工模表面,避免刀模与加工材料直接接触;●有效提高耐磨性,大大提高工模的使用寿命。