精密模具零件加工:精密模具的熱（rè）處理（lǐ）變形及預防措施

　　模具熱（rè）處理（lǐ）變形是（shì）模具（jù）處理過程的主要缺陷之（zhī）一，對一些精密複雜模具，常因熱處理變形而報廢，因此控製精密複雜模具的變形一直（zhí）成為熱處（chù）理生產中的關鍵問（wèn）題。眾所周知，模具在熱處理時，特別（bié）是在淬火（huǒ）過程中，由於模具截（jié）麵各部分加熱和冷卻速度的不一致（zhì）而引（yǐn）起（qǐ）的溫度差（chà），加之組織轉變的不等時性等原（yuán）因，使得模具截麵各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引（yǐn）起（qǐ）“組織應力”和模具（jù）內外溫差所引起的熱應力。當其內應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。因此，減少和控製精密複雜模具變形乃（nǎi）是廣大熱處理工（gōng）作者的一項重要的研究課題。本（běn）文試就精（jīng）密模具變（biàn）形狀況（kuàng）、變形原因（yīn）的研究，來探討減（jiǎn）少和控製精密複（fù）雜模（mó）具變形的措（cuò）施，以提高（gāo）模具產品的質量和使用壽命。

　　一、模具材料的影響因素及預防措施：

　　1．模具的選材：

　　（1）某機械廠從選（xuǎn）材和熱處理簡便考慮，選擇T10A鋼製（zhì）造截麵尺寸相差懸（xuán）殊、要求淬（cuì）火後（hòu）變形較小的較複雜模具，硬度要求56-60HRC。熱處理後模具硬度符（fú）合技術要求，但模具變形較大，無法使用，造（zào）成模具報廢。後來（lái）該廠采用微變形（xíng）鋼Cr12鋼製（zhì）造，模具熱處理後硬（yìng）度和變形（xíng）量都符合要求。

　　（2）預防措（cuò）施：因此製造精密複雜、要求變形較小（xiǎo）的模具，要盡（jìn）量選用微變形鋼，如空淬鋼等。

　　2．模具材質的（de）影響（xiǎng）：

　　某廠送來一批Cr12MoV鋼較複雜模具，模具都帶有￠60mm圓孔，模具熱處理後，部分（fèn）模具圓孔出現（xiàn）橢圓，造成模具報廢。一般來說Cr12MoV鋼（gāng）是微變形鋼，不（bú）應該出（chū）現（xiàn）較大變形。我們對變形嚴（yán）重的模具進行金相分析（xī）發現，模具鋼中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊狀分布。

　　（1）模具橢圓（變形）產生的原因這是因為模具鋼中呈一定方（fāng）向分布的不均（jun1）勻碳（tàn）化（huà）物的存在（zài），碳化物的膨脹係數比鋼的（de）基（jī）體組（zǔ）織小３０％左右，加熱時它阻止模具內孔膨脹，冷卻時又阻止模具內孔收縮，使模具內孔發生不均勻的變形，使模具的圓孔出現橢圓。

　　（2）預防（fáng）措施：

　　①在製造精密複雜模具時，要盡量選擇碳化物偏析（xī）較小的模具鋼，不要圖便宜，選（xuǎn）用小鋼廠生產的（de）材質較差鋼材。

　　②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化（huà）物不均勻分布的等級，消除性能的各向異性。

　　③對鍛後的模具鋼（gāng）要進行調質熱處理，使（shǐ）之（zhī）獲得（dé）碳化物分布均勻、細小和彌散的索氏（shì）體組織、從而減少精密（mì）複雜模具熱處理後的變形。

　　④對於尺寸較大或（huò）無法鍛造的模具（jù），可采用固溶雙（shuāng）細化處理，使碳化物細化、分布均勻，棱角圓整化，可達到（dào）減少模具熱處理變形的目的。

　　二、模具結構（gòu）設（shè）計（jì）的（de）影響因素及（jí）預防措施：

　　有些模具選材和鋼的材質都很好，往（wǎng）往因為模具結構設計不合理，如薄邊、尖角、溝（gōu）槽、突變的台階、厚薄（báo）懸（xuán）殊等（děng），造成模具熱處理後變形較大。

　　1、變形的原因：由於模（mó）具各（gè）處厚薄不均或存在尖銳圓角，因此在淬火時引起模具各部位之間的熱應（yīng）力和組織應力（lì）的不同，導致（zhì）各部位體積（jī）膨脹的不同，使模具淬（cuì）火（huǒ）後產生（shēng）變形。

　　2、預防措施：設計模具時，在（zài）滿足實際生產需要的情況下，應盡量減少模具厚薄懸殊，結構不對稱，在模具的厚薄交界處，盡可能采用平滑過渡等（děng）結構設（shè）計。根據模（mó）具的變形規（guī）律，預留加（jiā）工餘量，在淬火後不（bú）致於因為模（mó）具變形而使模具報廢。

　　對形狀特別複雜的模具，為使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構。

　　三、模具製造工序及殘餘應力的影響因素及預防措施：

　　在工廠經常發現，一些形狀複雜、精度要求高的模具，在熱處理後變形較大，經認真調查後發現，模具在機械加工和最後熱處理未進行任何預先熱處理。

　　1、變形原因：在機（jī）械加工過程中的殘（cán）餘應力和淬火後的應力疊加，增大了模（mó）具熱處理後的變（biàn）形（xíng）。

　　2、預防措施：

　　（1）粗加工後、半精加工（gōng）前應進行一次去應力退火，即（630-680）℃×（3-4）h爐冷至500℃以下出爐空冷，也可采用400℃×（2-3）h去應力（lì）處理。

　　（2）降低淬火溫度，減少淬火後（hòu）的殘餘應力（lì）。

　　（3）采用（yòng）淬油170ºC出油空冷（分級淬火（huǒ））。

　　（4）采用等溫淬火工藝可減少淬火殘（cán）餘應力。

　　采用以上措施可使模具淬火後殘（cán）餘應力減少，模（mó）具（jù）變形較小。

　　四、熱處理加熱工藝的（de）影響因素及預防（fáng）措施：

　　加熱速度的影響：模具熱處理後（hòu）的變形一般都認為是冷卻造成的，這是不正確的。模具特別（bié）是複（fù）雜模具，加工工藝的（de）正確與否對模具的變形往往產生較大（dà）的（de）影響，對一些模（mó）具加熱工藝的（de）對比可明顯看出，加熱速度（dù）較快，往往產生較大的變形。

　　（1）變形的原因：任何金屬加熱時都要膨脹，由於鋼在加熱時，同一個模具內，各部分的溫度不均（即加熱的不均勻）就必（bì）然會造成模具內各部分的膨脹的不一致性，從（cóng）而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻（yún）的加熱主要產（chǎn）生熱應力，超過相變溫度加熱不均勻，還會產生（shēng）組織轉變的不等時性，既產生組織應力。因（yīn）此加熱速度越快，模具表麵與心（xīn）部的溫（wēn）度差別越大，應力也越大，模具熱處理後產生的（de）變形也越（yuè）大。

　　（2）預防措施：對複雜模具在相變點以下加熱（rè）時應緩慢加熱，一般來（lái）說，模具真空（kōng）熱處理變形要比鹽浴爐加熱淬火小（xiǎo）得多。‚采用預熱，對於低合金鋼模具可采用一次預熱（550-620ºC）；對於高合金剛模具應采用二次預熱（550-620ºC和800-850ºC）。