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    模具热处理对性能造成的影响解析

    发表时间:2019-10-31 信息来源:www.beijingportal.com.cn 浏览次数:690

     

    模具热处理是确保模具性能的重要过程。它直接影响模具的以下性能。

    模具制造精度:热处理,组装和使用模具后,热处理导致的结构变形不均匀,不完整和过多的残余应力会导致模具变形,从而降低模具的准确性,甚至报废。

    模具的强度:热处理工艺不当,热处理操作不规范或热处理设备状态不完全,导致处理后的模具强度(硬度)不符合设计要求。

    模具的使用寿命:由于热处理,过大的晶粒尺寸等导致的不合理结构,导致诸如模具韧性,冷热疲劳性能,抗磨性能等主要性能下降,从而影响模具的使用寿命。

    模具制造成本:作为模具制造过程的中间或最终过程,热处理导致的开裂,变形和性能不佳将导致大多数情况下模具报废,即使可以通过修理使用。将增加工作时间,延长交货时间,并增加模具的制造成本。

    正是热处理技术与模具的质量有着非常密切的关系,这使得这两种技术在现代化过程中相互促进并共同提高。自1980年代以来,国际模具热处理技术的飞速发展一直是真空热处理技术,模具的表面强化技术和模具材料的预硬化技术。

    真空真空热处理技术

    真空热处理技术是近年来发展起来的一种新型热处理技术。在模具制造中迫切需要其特性,例如防止加热氧化和不脱碳,真空脱气或去除。气体,消除了氢脆,从而提高了材料(零件)的可塑性,韧性和疲劳强度。诸如真空加热缓慢和零件内部与外部之间的温差小等因素决定了零件由真空热处理工艺引起的变形。

    根据所使用的不同冷却介质,真空淬火可分为真空油淬火,真空气体淬火,真空水淬火和真空硝酸盐等温淬火。模具真空热处理的主要应用是真空油淬,真空气体淬火和真空回火。为了保持对工件(例如模具)进行真空加热的出色特性,选择和制定冷却剂和冷却工艺非常重要。模具淬火过程主要采用油冷和空冷。

    对于在热处理后不再加工的模具工作面,淬火后尽可能多地使用真空回火,尤其是真空硬化的工件(模具),可以改善与表面质量相关的机械性能,例如例如疲劳性能,表面亮度,腐蚀等。

    用于热处理过程的计算机模拟技术(包括组织模拟和性能预测技术)的成功开发和应用使模具的智能热处理成为可能。由于模具生产的小批量(甚至单件),多品种的特性以及对热处理性能的高要求以及不允许使用废品的事实,模具的智能热处理成为必要。模具的智能热处理包括:阐明模具的结构,材料和热处理性能要求;模具加热过程中温度场和应力场分布的计算机模拟;模具冷却过程的温度场,相变过程和应力场分布的计算机模拟;加热和冷却过程模拟;制定淬火工艺;热处理设备的自动控制技术。在诸如美国和日本的发达国家中,在真空高压气体淬火领域中,已经进行了该领域的技术研发,主要针对模具。

    表面表面处理技术

    除了将模具合理地装配到具有足够强度和韧性的基材上之外,模具的表面特性对于模具的性能和使用寿命也至关重要。这些表面性质为:耐磨性,耐腐蚀性,摩擦系数,疲劳性质等。仅依靠基质材料的改进和改进的这些性能改进是非常有限且不经济的,并且表面处理技术通常可以用一半的努力就能达到两倍的结果,这就是为什么表面处理技术得到了快速发展的原因。

    模具的表面处理技术是通过表面涂层,表面改性或复合处理技术来系统地改变模具表面的形态,化学成分,结构和应力状态,以获得所需的表面性能。从表面处理的方式可以分为:化学方法,物理方法,物理化学方法和机械方法。尽管正在开发新的处理技术以改善模具的表面性能,但模具制造中的大多数应用是氮化,渗碳和硬化膜沉积。

    渗氮工艺包括气体渗氮,离子渗氮,液体渗氮等。在每种渗氮方法中,都有几种渗氮技术,可以适应不同钢种的不同工件的要求。由于渗氮技术可以形成性能优异的表面,且渗氮过程与模具钢的淬火过程具有良好的协调性,且渗氮温度低,因此渗氮后无需进行剧烈冷却,且变形不大。模具非常小,因此模具是表面强化是最早且应用最广泛的氮化技术。

    模具渗碳的目的主要是为了提高模具的整体韧性,即模具的工作表面具有高强度和耐磨性。引入的技术思想是使用较低等级的材料,即用渗碳和淬火代替较高等级的材料,从而降低制造成本。

    硬化膜沉积技术目前是比较成熟的CVD,PVD。为了增加膜工件表面的结合强度,已经开发了多种增强的CVD,PVD技术。硬化膜沉积技术首先应用于工具(工具,切割工具,测量工具等),效果极佳。作为标准方法,已经将各种工具涂有固化膜。自1980年代以来,模具已采用硬化膜技术进行了涂层。在目前的技术条件下,硬化膜沉积技术(主要是设备)的成本仍然很高,并且仍然仅适用于某些精度高且寿命长的模具。如果采用建立热处理中心的方法,将大大减少涂覆固化膜的成本。如果更多的模具采用该技术,则可以提高中国模具制造的整体水平。

    模具材料的预硬化技术

    制造过程中模具的热处理是大多数模具长时间使用的过程。自1970年代以来,国际已经提出了预硬化的想法,但是由于机床的刚性和切削工具的限制。预硬化的硬度不能达到模具的硬度,因此预硬化技术的研究开发不多。随着机床和切削工具性能的提高,模具材料预硬化技术的发展也在加速。到1980年代,世界上工业化国家的塑料模具中使用的预硬化模块的比例已达到30%(目前超过60%)。在1990年代中后期,中国开始使用预硬化模块(主要是进口产品)。

    模具材料的预硬化技术主要由模具材料制造商开发和实施。通过调整钢的化学成分并配备相应的热处理设备,可以批量生产质量稳定的预硬化组件。在中国,模具材料的预硬化技术起步较晚,规模较小。目前还不能满足国内模具制造的要求。

    预硬化的模具材料可以简化模具制造过程,缩短模具制造周期,并提高模具制造精度。可以预见的是,随着加工技术的进步,预硬化的模具材料将用于更多的模具类型。

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