造成冷作模具損壞的因素很多,模具熱處理工藝的好壞是提高模具使用壽命的一個關鍵因素,必須引起足夠的重視。熱處理工藝不合適,易使模具尺寸發(fā)生變化;冷作模具產生變形、開裂、硬度過高或過低、硬度不均勻等,其根本原因是淬火或回火工藝不當。
采用線切割加工冷作凸、凹模,加工后產生了變形甚至開裂,尤以碳素工具鋼為甚。要解決這個問題,除選用合金鋼以外,正確選擇鋼材牌號和掌握鍛造工藝,制訂正確的模具熱處理工藝是非常重要的措施。
一些內腔復雜的緊固件冷作模具,在線切割加工前,不僅要求硬度高、強度和韌性好,更重要的是要保證淬透性。在保證力學性能的前提下,要使模具淬火應力處于最低狀態(tài),更重要的是采取一些必要的措施:
1)大、中型模坯在淬火加熱前必須經過650℃預熱0.5~1.5h,消除機械加工應力,減少材料由彈性畸變轉變?yōu)樗苄曰兊臋C會,增加模具尺寸穩(wěn)定性。
2)盡量采用分級淬火或等溫淬火工藝,使熱應力和組織應力不致同時產生。
3)嚴格控制回火溫度,要求測溫精確,采用溫度均勻的油浴爐或循環(huán)流動空氣電阻爐為佳。淬火后,模坯需趁熱回火,在保證硬度的前提下,盡量提高回火溫度。趁熱回火實質上是等溫淬火,讓模具內部形成不穩(wěn)定的等溫淬火馬氏體組織,然后進行二次回火,得到回火馬氏體。對于大型模坯、截面較厚的模具有時必須進行第三次回火,最后加人工時效以保證模具的穩(wěn)定性。
4)為減少各種模坯的變形量,可以對未加工的模具材料進行一次調質處理。在線切割加工前一般都應進行粗加工,然后進行淬火,以減少線切割加工余量及線切割后的變形。
5)大型模坯經鍛造后需高溫擴散退火或正火處理一次,再等溫球化退火,消除網狀碳化物,然后預先調質熱處理,細化組織,減少應力。
6)對合金工具鋼及截面較厚的冷作模具鋼和H13、65Nb、GD鋼,淬火溫度應提高20~ 30℃,可以較大地提高淬透性、淬硬性和沖擊韌度。
7)對于型腔復雜、精度要求較高的模具,采用LD、Cr12MoV鋼進行高溫淬火高溫回火二次硬化處理和再次中溫回火,就可以很好地消除淬火應力。
8)為了提高模具壽命,進行氮碳共滲、離子氮化或表面電火花熔滲等化學熱處理,應在線切割加工后進行?;瘜W熱處理后,其表層的回火穩(wěn)定性明顯提高,為提高模具使用壽命創(chuàng)造了條件。
9)對于淬透性差且尺寸既大又厚的CrWMn鋼及GCr15、9Mn2V鋼模具,由于淬不透,會造成模具內應力很大,在線切割后很容易產生變形,甚至開裂。因而,需采取預先開腔的辦法,即淬火前在需要線切割處預留1~ 2mm的線切割加工余量,經過淬火后再進行切割。預先開腔淬火具有刃口部分易淬硬的優(yōu)點,且改變了內應力的分布狀態(tài)。因此,不會產生變形和開裂。