熱處理對冷沖模具壽命影響問題研究

1、論文導(dǎo)讀：模具壽命是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率和成本的重要因素之一。由此可見模具材料與熱處理是影響模具壽命諸因素中的主要因素。因此,對模具材料和熱處理工藝過程的要求就更高。模具材料，熱處理對冷沖模具壽命影響問題研究。關(guān)鍵詞：模具材料，熱處理工藝，模具壽命一、引言模具是一種重要的加工工藝裝備，是國民經(jīng)濟各工業(yè)部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對工業(yè)產(chǎn)品的品種、形狀、數(shù)量、質(zhì)量等的要求越來越高,對模具的需要量相應(yīng)增加,對模具質(zhì)量的要求也越來越高；模具性能好壞，壽命高低，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟效益。模具壽命是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量、加工效率和成本的重要因素之一，也是衡量模具制造水平的重要指標(biāo)。

2、目前在我國的許多企業(yè)中,模具的使用壽命還比較低,僅相當(dāng)于國外的1/31/5。模具壽命低，精度保持性差，必將影響產(chǎn)品質(zhì)量，還會造成模具鋼和工時的巨大浪費，大大增加產(chǎn)品的成本并降低生產(chǎn)效率，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的竟?fàn)幜ΑＤ＞叩氖Х譃榕既皇Ш凸ぷ魇?。偶然失效是指模具因設(shè)計錯誤、使用不當(dāng)引起模具過早破損;工作失效是指模具因正常破損而結(jié)束壽命。總的失效形式主要以表面損傷、塑性變形、斷裂為主。論文參考，模具材料。影響模具壽命的因素是多方面的,其中,熱處理不當(dāng)約占45%,選材不當(dāng)、模具結(jié)構(gòu)不合理約占25%,工藝問題約占10%;潤滑問題、設(shè)備問題等因素約占20%，由此可見模具材料與熱處理是影響模具壽命諸因素中的

3、主要因素。二、冷沖模具材料及其熱處理的選擇冷沖模具的使用壽命通常和模具的硬度、強度、耐磨度及抗沖擊韌性有著直接的關(guān)系。因此,對模具材料和熱處理工藝過程的要求就更高。對冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐磨性、高強度、足夠的韌性、良好的抗疲勞性能、良好的抗擦傷和咬合性能以及良好的工藝性能。（一）低淬透性冷作模具鋼及其熱處理滿足這些性能要求的冷作模具材料有低淬透性冷作模具鋼、低變形冷作模具鋼、高合金工具鋼等，其中碳素工具鋼是使用最多的低淬透性冷作模具鋼，其特點是含碳量高,馬氏體轉(zhuǎn)變溫度點(以下簡稱Ms點)低,臨界冷卻速度快,在快速淬火冷卻時,產(chǎn)生熱應(yīng)力變形,使模具沿主導(dǎo)方向收縮變形,材料的含碳量

4、越高,收縮量越大。這種收縮會在模具內(nèi)部產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力,必須通過回火或其他的方法有效地消除內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)然這種變形量的大小要受模具截面尺寸、淬火加熱溫度、淬火冷卻方式和回火溫度等因素的影響。論文參考，模具材料。因此,淬火和回火工藝是影響低淬透性冷作模具壽命的主要因素。因為碳素工具鋼模具多為中、小截面(1050mm)。為減小淬火變形,T10A,T12A一般選擇較低的淬火溫度。當(dāng)采用硝鹽浴或堿浴冷卻時,淬火加熱溫度可選擇810820;如果是水-油冷卻,加熱溫度為760780。對于T8A鋼,根據(jù)模具截面尺寸的增大適當(dāng)提高淬火溫度以提高模具的淬火后硬度。采用水淬時,對于截面厚度t小于15mm的制件,加熱溫

5、度應(yīng)選擇800820;截面厚度t在3050mm時,加熱溫度應(yīng)選擇820830。采用硝鹽浴分級淬火時,可在以上所述淬火溫度上做適當(dāng)調(diào)整。（二）低變形冷作模具鋼及其熱處理低變形冷作模具鋼是在碳素工具鋼基礎(chǔ)上加入少量合金元素發(fā)展起來的，CrWMn是其典型鋼種。CrWMn鋼具有高淬透性，淬火時不需要強烈的冷卻,淬火變形比碳素工具鋼明顯減少。但是，這類鋼的變形同樣受到淬火加熱溫度、冷卻方法、回火工藝和模具截面尺寸的影響。該鋼淬火溫度的選擇，由于鎢形式碳化物，所以這種剛在淬火及低溫回火后具有比鉻鋼和9SiCr鋼更多的過剩碳化物和更高的硬度。當(dāng)采用800加熱淬火時，既能獲得較高的硬度（63HRC）還可以獲得

6、較高的抗彎強度和韌性。如果繼續(xù)提高淬火溫度，硬度上升但沖擊韌度、抗彎強度會降低。當(dāng)淬火溫度大于850時，硬度也開始下降。因此，為減小變形并獲得高的耐磨性,由這些鋼制造的模具,其淬火加熱溫度不宜過高。論文參考，模具材料。CrWMn鋼淬火常用的冷卻介質(zhì)是硝鹽浴和礦物油,其中硝鹽浴的使用溫度較高而冷卻能力卻比油大。對于精度要求高的模具,根據(jù)硬度要求選擇不同的溫度進行等溫淬火,等溫時間不宜過長,等溫后隨硝鹽浴一起緩冷。這樣不僅能顯著減小組織應(yīng)力,還能有效控制變形量。CrWMn鋼等溫淬火后比普通淬火的強韌性高，對于易產(chǎn)生斷裂的模具可采用等溫淬火。該鋼淬火后于150160回火,可使原來淬火后膨脹的體積產(chǎn)生

7、收縮?；鼗饻囟壬叩?20240,又開始出現(xiàn)尺寸膨脹,在260320回火時,會出現(xiàn)尺寸膨脹的最大值,而繼續(xù)提高溫度,變形又趨于收縮。當(dāng)CrWMn鋼要獲得大于60HRC的硬度時，回火溫度應(yīng)不超過200220。因此,在選擇回火溫度時應(yīng)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、尺寸和硬度要求合理選擇回火溫度。論文參考，模具材料。選擇合理的回火溫度可以最大限度地消除由淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,有效提高模具的壽命。論文參考，模具材料。（三）高合金工具鋼及其熱處理高耐磨微變性冷作模具鋼、高強度高耐磨冷作模具鋼、高強韌性冷作模具鋼主要是高合金工具鋼，用來制造模具的常用牌號有Cr12,Cr12MoV,Cr6WV,Cr5MoV和Cr4W2MoV

8、等。這類鋼的含碳量高,同時含有大量的碳化物形成元素,具有高的淬透性、耐磨性和熱硬性。高合金工具鋼由于淬透性高淬火時不需要快速冷卻,因此產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小。高合金鋼模具淬火溫度的選擇應(yīng)首先考慮控制淬火變形。試驗證明:當(dāng)淬火溫度為10301040時模具的變形量最小,接近于零。低于這個溫度淬火,制件發(fā)生脹大變形;高于這個溫度淬火,制件收縮變形。淬火溫度為1100時,收縮量會急劇增大。為防止模具在高溫下氧化和脫碳,一般應(yīng)在鹽浴爐中加熱。冷卻方法的選擇則根據(jù)模具的具體情況和要求而定。論文參考，模具材料。截面尺寸大的模具可用150200的油來充當(dāng)淬火冷卻介質(zhì),停留一段時間出油后空冷;大多數(shù)中、小尺寸的模具可以

9、采用250300的硝鹽浴分級冷卻;精度要求高、形狀不對稱的模具可以采用540600的氯化鹽和250300的硝鹽浴2次分級冷卻;精度要求很高,需要嚴(yán)格控制變形的模具,可以采用2次分級冷卻,并在硝鹽浴中停留一段時間后隨硝鹽浴一起緩慢冷卻,這樣可以最大限度地減小內(nèi)應(yīng)力,避免模具開裂或產(chǎn)生細(xì)小的裂紋,從而提高模具的使用壽命。高碳高鉻鋼的回火抗力高,回火時馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變是影響模具尺寸變形的兩個主要因素。Cr12MV鋼采用低溫淬火和低溫回火時，可以獲得高度硬度、強度和斷裂韌度；若采用高溫淬火與高溫回火，將獲得良好的熱硬性，其耐磨性、硬度也較高，但抗壓強度和斷裂韌度較低；而采用中溫淬火與中溫回火，可以獲得最好的強韌性配合。在生產(chǎn)中，采用何種淬回火工藝，應(yīng)根據(jù)模具的工作條件來確定。三、結(jié)論模具材料是模具制造業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)，其品種、規(guī)格、質(zhì)量對模具的性能、使用壽命起著決定性作用。模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程。它對模具的壽命有著直接的影響。當(dāng)熱處理工藝不當(dāng)時，熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標(biāo)等會導(dǎo)致主要性能如模具的韌性、冷熱疲