模具變形的三個關鍵因素
目前，在模具製造中，應用電火花加工、成型磨削、線切割等新技術，更好地解決了模具加工複雜、熱處理變形等問題。 然而，由於各種限制，這些新工藝尚未得到廣泛應用。 因此，如何減少模具的熱處理變形仍然是一個非常重要的問題。
一般來說，模具要求精度高。 熱處理後，不便甚至無法加工和修正。 因此，熱處理後，即使結構和性能達到要求，如果變形超差，仍會因無法保存而報廢。 不僅影響生產，還會造成經濟損失。
熱處理變形的一般規律這裡不討論。 下面簡單分析一下影響模具變形的一些因素。
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和原始組織的影響。
從材料本身來看，熱處理變形主要受成分對淬透性和Ms點的影響。
碳素工具鋼在正常淬火溫度下用水和油淬火時，在Ms點以上產生較大的熱應力； 當冷卻到Ms點以下時，奧氏體轉變為馬氏體，產生結構應力，但由於碳素工具鋼淬透性差，結構應力值不大。 另外，Ms點不高。 當發生馬氏體轉變時，鋼材的塑性已經很差，不易發生塑性變形。 因此，熱應力引起的變形特性得以保留，模具型腔趨於收縮。 但是，如果淬火溫度升高（>850°C），結構應力也可能起主導作用，型腔趨於膨脹。
用9Mn2V、9SiCr、CrWMn、GCr15鋼等低合金工具鋼製作模具時，淬火變形規律與碳素工具鋼相似，但變形量小於碳素工具鋼。
對於一些高合金鋼，如Cr12MoV鋼，由於其碳及合金元素含量高，Ms點低，淬火後殘留奧氏體較多，對馬氏體引起的體積膨脹有顯著影響。 因此，淬火後的變形很小。 一般空冷、空冷、硝酸鹽浴淬火時，模具型腔有輕微膨脹的傾向； 如果淬火溫度過高，殘餘奧氏體量會增加。 腔體也可能收縮。
如果模具是用碳素結構鋼（如45鋼）或一些合金結構鋼（如40Cr）製成的，由於其Ms點高，當表面開始轉變為馬氏體時，中心溫度仍然較高，而屈服強度低，有一定的塑性。 表面對芯的瞬時組織拉伸應力很容易超過芯的屈服強度，空腔趨於膨脹。
鋼的原始組織對淬火變形也有一定的影響。 這裡所說的“鋼的初級組織”包括鋼中夾雜物的水平、帶狀組織的水平、成分的偏析程度、游離碳化物分佈的方向性等，以及不同的組織結構。由於不同的預熱處理（如珠光體、回火索氏體、回火屈氏體等）而獲得的。 對於模具鋼，主要考慮的是碳化物的偏析、碳化物的形狀和分佈。
高碳高合金鋼（如Cr12鋼）中碳化物偏析對淬火變形的影響尤為明顯。 由於碳化物偏析導致鋼加熱至奧氏體狀態後成分不均勻，不同區域的Ms點會高有低。 在相同的冷卻條件下，首先發生奧氏體向馬氏體的轉變，轉變後的馬氏體的比容因含碳量而異，甚至一些低碳和低合金區域可能沒有馬氏體（但貝氏體、屈氏體等），都會造成零件淬火後變形不均勻。
不同的碳化物分佈形式（以粒狀或纖維狀分佈）對基體的膨脹和收縮有不同的影響，也會影響熱處理後的變形。 一般空腔沿碳化物纖維方向擴大，較明顯；垂直於纖維方向縮小，但不顯著。 一些工廠對此做出了特殊規定。 型腔表面應與硬質合金纖維的方向垂直，以減少型腔變形。 當碳化物呈粒狀分佈均勻時，型腔表現出均勻的膨脹和收縮。
此外，最終熱處理前的結構狀態對變形也有一定的影響。 例如，球狀珠光體的原始組織在淬火後的變形趨勢比片狀珠光體小。 因此，對變形要求嚴格的模具，往往在粗加工後進行調質處理，再進行精加工和最終熱處理。
模具幾何形狀對變形的影響
模具幾何形狀對熱處理變形的影響實際上通過熱應力和組織應力起作用。 由於模具的形狀多種多樣，仍難以從中總結出準確的變形規律。
對於對稱模具，可以根據型腔尺寸、形狀尺寸和高度來考慮型腔的變形趨勢。 當模具壁薄，高度小時，更容易淬透。 這時，有可能是組織應力起主導作用。 因此，空腔常常趨於膨脹。 相反，如果壁厚和高度較大，則不易硬化。 此時，熱應力可能起主導作用。 因此，腔體往往趨於收縮。 這裡所說的是大勢所趨。 在生產實踐中，要考慮零件的具體形狀、鋼種、熱處理工藝等，通過實踐不斷總結經驗。 在實際生產中，模具的外形尺寸往往不是主要的工作尺寸，變形可以通過磨削等方式進行修正，所以以上主要分析的是型腔的變形趨勢。
不對稱模具的變形也是熱應力和組織應力共同作用的結果。 例如，對於薄壁和薄邊的模具，由於模具壁薄，淬火時內外溫差小，所以熱應力小； 但容易淬火，組織應力大，變形容易使型腔擴大。
為減少模具變形，熱處理部門應與模具設計部門共同改進模具設計，如避免截面尺寸差異較大的模具結構、對稱的模具形狀、複雜的分體結構等。模具。
當模具形狀不能改變時，為了減少變形，可以採取一些其他措施。 這些措施的一般考慮是改善冷卻條件，使各部分冷卻均勻； 此外，還可以輔助各種強制措施，限制零件的淬火變形。 例如，增加工藝孔是各部位均勻冷卻的措施，即在模具的某些部位開孔，使模具各部位均勻冷卻，減少變形。 也可在淬火後易膨脹的模具外圍用石棉包裹，以增加內孔與外層的冷卻差，使型腔收縮。 在模具上留有擋筋或加強筋是減少變形的又一強制性措施。 特別適用於有膨脹型腔的模具和有易膨脹或收縮的缺口的模具。
熱處理工藝對模具變形的影響
1、加熱速度的影響
一般來說，淬火加熱時，加熱速度越快，模具中產生的熱應力越大，容易造成模具變形、開裂。 尤其是合金鋼和高合金鋼，由於其導熱性差，預熱要特別注意對於一些形狀複雜的高合金模具，需要採取多次預熱步驟。 但是，在個別情況下，快速加熱有時可以減少變形。 此時，只有模具表面受熱，而中心保持“冷”狀態，因此組織應力和熱應力相應減小，型芯的變形抗力更大。 ，從而減少淬火變形，根據一些廠家的經驗，用來解決孔距變形有一定的效果。
2、加熱溫度的影響
淬火加熱溫度影響材料的淬透性，同時影響奧氏體的成分和晶粒度。
- (1)從淬透性來看，高加熱溫度會增加熱應力，但同時也增加了淬透性，所以結構應力也增加，並逐漸占主導地位。例如對於碳素工具鋼T8、T10、T12等.，在一般淬火溫度下淬火時，內徑呈現收縮趨勢，但如果淬火溫度升高到≥850℃，淬透性增加，組織應力逐漸占主導地位，因此內徑可能呈現出收縮趨勢膨脹。
- (2)從奧氏體成分上看，淬火溫度升高，奧氏體含碳量增加，淬火後馬氏體的方形度(比容增大)，使淬火後體積增大。
- (3)仔細觀察對Ms點的影響，淬火溫度越高，奧氏體晶粒越粗，會增加零件的變形和開裂傾向。
綜上所述，對於所有鋼種，尤其是一些高碳中高合金鋼，淬火溫度都會明顯影響模具的淬火變形。 因此，正確選擇淬火加熱溫度非常重要。
一般來說，選擇過高的淬火加熱溫度不利於變形。 在不影響性能的前提下，總是採用較低的加熱溫度。 但對於某些淬火後殘餘奧氏體較多的鋼種（如Cr12MoV等），也可通過調節加熱溫度來調節模具變形量來調節殘餘奧氏體的量。
3、淬火冷卻速度的影響
一般來說，提高Ms點以上的冷卻速度會顯著增加熱應力，從而使熱應力引起的變形趨於增加； 在Ms點以下增加冷卻速度主要是使組織應力引起的變形趨於增加。
對於不同的鋼種，由於Ms點的高度不同，在使用相同的淬火介質時，會出現不同的變形趨勢。 對於同一個鋼種，如果使用不同的淬火介質，由於冷卻能力不同，也會有不同的變形趨勢。
例如，碳素工具鋼的Ms點較低，所以採用水冷時，往往受熱應力的影響； 當使用冷卻時，結構應力可能佔優勢。
在實際生產中，模具在進行分級或分級-奧氏體回火時通常沒有完全淬火，因此熱應力往往是主要作用，使型腔趨於收縮。 但是由於此時的熱應力不是很大，所以總變形量比較小。 如果採用水油雙液淬火或油淬，則產生的熱應力較大，型腔收縮率會增大。
4、回火溫度的影響
回火溫度對變形的影響主要是由回火過程中組織的轉變引起的。 如果在回火過程中出現“二次淬火”現象，殘留奧氏體轉變成馬氏體，生成的馬氏體比容大於殘留奧氏體，會導致模具型腔膨脹； 對於一些高合金工具鋼，如Cr12MoV，採用高溫淬火，以要求紅硬為主要要求。 多次回火時，每回火一次，體積擴大一次。
如果在其他溫度區進行回火，由於淬火馬氏體向回火馬氏體（或回火索氏體、回火屈氏體等）轉變而導致比容減小，因此型腔趨於收縮。
此外，在回火過程中，模具中殘餘應力的鬆弛也會影響變形。 模具淬火後，如果表面處於拉應力狀態，回火後尺寸會增大； 相反，如果表面處於壓縮應力狀態，則會收縮。 但在組織轉型和放鬆壓力的兩種效果中，前者是主要的。
轉載請保留本文出處和地址: 模具變形的三個關鍵因素
明和 壓鑄公司 致力於製造和提供優質和高性能的鑄件（金屬壓鑄件範圍主要包括 薄壁壓鑄,熱室壓鑄,冷室壓鑄),圓形服務（壓鑄服務，數控加工,模具製作，表面處理）。任何定制的鋁壓鑄件、鎂或 Zamak/鋅壓鑄件和其他鑄件要求歡迎與我們聯繫。
在ISO9001和TS 16949的控制下，所有工藝都通過數百台先進的壓鑄機、五軸機等設備進行，從噴砂機到超聲波清洗機。 銘禾不僅擁有先進的設備，而且擁有專業的由經驗豐富的工程師、操作員和檢驗員組成的團隊，使客戶的設計成真。
壓鑄件的合同製造商。 能力包括從 0.15 磅起的冷室鋁壓鑄件。 至 6 磅，快速更換設置和加工。 增值服務包括拋光、振動、去毛刺、噴丸、噴漆、電鍍、塗層、裝配和工具。 使用的材料包括合金，例如 360、380、383 和 413。
鋅壓鑄設計協助/並行工程服務。 精密鋅壓鑄件的定制製造商。 可製造微型鑄件、高壓壓鑄件、多滑塊模具鑄件、常規模具鑄件、單元模具和獨立壓鑄件和型腔密封鑄件。 鑄件可製造的長度和寬度最大為 24 英寸 +/-0.0005 英寸公差。
ISO 9001: 2015 認證的壓鑄鎂製造商，能力包括高達 200 噸熱室和 3000 噸冷室的高壓鎂壓鑄、模具設計、拋光、成型、機加工、粉末和液體噴塗、具有 CMM 能力的完整 QA ，組裝，包裝和交付。
鑄造行業 零件案例研究：汽車、自行車、飛機、樂器、船隻、光學設備、傳感器、模型、電子設備、外殼、時鐘、機械、發動機、家具、珠寶、夾具、電信、照明、醫療設備、攝影設備、機器人、雕塑、音響設備、運動器材、工具、玩具等。
我們接下來可以幫助您做什麼？
∇ 前往主頁 壓鑄中國
By 明和壓鑄製造商 |分類： 有用的文章 |材料 標籤： 鋁鑄件, 鋅鑄件, 鎂鑄件, 鈦鑄件, 不銹鋼鑄件, 黃銅鑄件,青銅鑄件,鑄造視頻,公司歷史,鋁壓鑄件 |評論關閉
