模具热处理变形

DimchangesofDievarafterhardeningandtempering 1020 Candanoverpressureof2bar Tempering2 2hours DIEVAR热处理变形及余量推荐 实际生产中 追求性能 淬火压力远远不止2bar 变形是热应力 组织应力共同作用的结果 模具尺寸越大 厚度越厚变形越明显 变形的积累跟 模具形状结构 机加工 淬火方式 淬火压力 回火温度 装炉位置等诸多因素有关 Uddeholm机加工余量建议表 ASSAB机加工余量参考 3 目前模具热处理变形量是按照UDDEHOLM 工具钢热处理 技术手册有关加工余量预留推荐来检验控制的 但是不同模具形状不同 变形趋势也不同 实际操作中也可能有很大的出入 只有多次处理类似形状的模具 才能积累经验数据 下面将一些典型的易产生热处理变形的实例 归纳一下 模具尺寸约 760 300 170此类模具厚度较厚 接近200 容易产生背面 鼓包 的变形 长度较长 容易产生翘曲变形 一般是正面凹 背面凸 类似模具处理过10多件 变形好些的在0 6 1 0 较大的在2 0 尺寸 670 640 345 1重 573 8kg最终变形 1 7mm模具开口张开明显 背面 鼓包 对于大开口的模具 为减小开口张大的变形 建议采取预留一条筋 热处理完成再去除的方式 或者利用螺纹孔拧上一道 加强筋 对于厚薄差异大的模具 除了过渡大的圆角 防止开裂外 还应适当加大变形余量 因为厚薄温差大 转变不同时 变形也大 尺寸 475 262 446 2重 330 6kg最终变形1 7mm 此类大镶块 尺寸厚 且是实心 变形趋势是变成球状 各面都 鼓包 厚度越厚 变形越大 热处理件 自然直立放置 应该变形最小 机加工应考虑到模具热处理的放置 如果模具每个侧面都有台阶 应该至少留一个平的 最后再加工台阶 较长的芯杆 也很容易变形 加工余量也要适当加大 控制长芯杆变形 真空炉最好的方式是立放 然后减小淬火压力 长芯杆热处理前最好先期沟通 达成共识 长宽比较大的模具 长条形 长板形 容易产生翘曲变形 余量也应适当加大 这种模具立放比较好 但是容易倒 对设备不安全 大平面的模具 模具宽度超过炉子允许高度 只能平放 变形也会比立放要大 12 模具热处理开裂探讨 模具热处理的目的 采用合理的装炉及合适的热处理工艺 以较高的淬火冷却压力冷却 然后经过三次以上的回火 使材料达到优良的机械性能 热处理淬火冷却时为何会开裂 模具的心部和表面冷速不一致 模具局部厚度不一致 导致温差 产生热应力 组织转变时心部和表面及模具表面的局部不同时 产生组织应力 在热应力和组织应力的共同作用下 模具表面将产生拉应力状态 导致模具发生变形 变形在发展到材料无法承受的极限时 应力集中处发生开裂 应力集中即模具设计 加工当中出现的薄弱环节 13 13 常见的模具应力集中图例 模具应力集中处 台阶处 厚薄连接处等 模具热处理时如何防止开裂 如何防止开裂 1 合适的装炉 均匀的摆放 使模具的厚薄处冷速较为接近 2 采用合适的工艺 分级淬火冷却 使心部和表面的温差缩小 减少组织应力和热应力 3 模具台阶处留圆角 增强变形的承受力 防止开裂 厚薄连接处筋的去处等 都将会减少开裂概率 15 模具热处理前的机加工的重要性 开裂的主要防止办法就是机加工时对模具应力集中位置的处理 模具型腔内的厚薄连接处 危险部位 开裂 热处理前此处必须加工掉 2020 4 16 模具型腔内的厚薄连接处 厚薄连接处危险 开裂 开裂 此筋使用圆形电极打掉 且到底部平面 18 18 模具型腔内的厚薄连接处 此筋未打到底 且使用的方形电极导致开裂 裂纹 必须使用圆形电极且打到底 且底部圆角 大连共立精机一件热处理完成后 探伤发现一处较浅裂纹 1 模具整体照片 2 探伤发现一道裂纹 位于 筋 的地方 3 经打磨1 2mm后 再探伤未发现裂纹 4 两凸台连接的 筋 是因为加工时进刀困难留下的 实际上是没用的 最好电加工打下去 并留圆角 之前宁波君灵模具的一块与共立这块 形状一样 在上海一胜百做热处理 开裂 裂纹扩展到型腔位置 只能焊接补救 而共立这件 由于事先倒了圆弧 从圆弧低端开裂 裂纹不深 且没有扩展至型腔 所以这种类型模具一定要将类似没用的筋加工至底段 并留足够的圆角 防止开裂 不可存侥幸心理 裂纹贯穿了 筋 且向右扩展至模具型腔 2020 4 16 模具滑块脚根部 根部尖角危险 开裂处 补救方法 根部留大圆角解决此处开裂 型腔内的小台阶处 裂纹 开裂位置 型腔内小台阶处必须留圆角过渡 台阶处开裂图例 台阶处及筋处开裂图例 模具边缘凸台根部机加工问题 凸台根部无倒角危险 开裂图 凸台根部倒角非常重要 2020 4 16 模具整体有大台阶 根部无倒角危险 开裂图 根部无倒角开裂危险 大台阶根部必须留大圆角 防止开裂 27 2020 4 16 27 模具边缘小开口处 根部尖角开裂 根部尖角 边缘台阶必须留大的圆角 模具机加工方面的沟通 GM要求 在模具设计及材料采购阶段 模具制造商必须与热处理商进行沟通 因为热处理商希望以较快的冷速淬火冷却 从而得到更好的性能 为避免大的变形及开裂 1 模具制造商有责任采用减少淬火裂纹发生概率的方式进行粗加工 A 截面变化处 即台阶 应留圆角过渡 B 不允许有尖锐的边缘和拐角 C 厚薄之间的筋应采用大圆角过渡 且有足够的强度 D 刀具无法去除的厚薄之间无用的薄筋 采用圆形电极打掉 E 留足够的余量 以便矫正热处理变形 模具机加工方面的沟通 GM要求 2 通用汽车对模具粗加工时台阶处圆角推荐 A 半径3mm的圆角 适用于小的不复杂的模具及模具的各孔洞表面倒角B 半径5mm的圆角 适用于较小台阶 对开裂有一定的预防作用 C 半径5 6 5mm的圆角 适用于较大的台阶 对开裂有一定的预防作用 D 半径大于13mm的圆角 使用于台阶高度大于150mm的模具 3 在维持以上原则的情况下 开模商与热处理商必须经常对粗加工方面进行交流 总结 1 以上案例是进行搜集所得到的资料 经分析基本为机加工方面存在一些问题 机加工改善后 我们将灵活掌握并大胆使用热处理工艺 以发挥模具达到模具材料的最佳性能 2 通用汽车对模具的粗加工时 各台阶处的过渡圆角大小均做了详细的说明 绝对不允许尖角 残留筋的存在 只有在此种情况下 热处理时用较高的淬火压力冷却 热处