精密模具零件的（de）熱處理變形及預防措施

　　精密模（mó）具零件（jiàn）熱處理變形是模（mó）具處理過程的主（zhǔ）要缺陷之（zhī）一，對一（yī）些精密複雜模具，常因熱處理變形而（ér）報廢，因此控製精密複雜模具的變（biàn）形一直成（chéng）為熱處理（lǐ）生產中（zhōng）的關鍵問題（tí）。眾所周知，模具在熱（rè）處理時，特別是在淬火過程中，由於模具截麵各部分加熱和冷卻（què）速度的（de）不一致而（ér）引起的（de）溫（wēn）度差（chà），加之組織轉變的不等時性等（děng）原因，使（shǐ）得模具截麵各部分體積脹縮不均勻，組織轉變的不均勻，從而引起“組（zǔ）織應力”和模具內外溫差所引（yǐn）起的熱應力。當其內（nèi）應力超過模具的屈服極限時,就會引起模具的變形。因此，減（jiǎn）少（shǎo）和控製精密複雜（zá）模具變形乃是廣（guǎng）大熱處理工作者的一項重要的研究（jiū）課題。本文試就精密模具零件變形狀況、變形原因的研（yán）究，來（lái）探討減少和控製精密（mì）複雜模具變形的措施，以提高模（mó）具（jù）產品的質量和使用壽命。

　　一、精密模具（jù）零件材料的影響因（yīn）素及預防措施：

　　1．模具的選材：

　　（1）某機械廠從（cóng）選（xuǎn）材和熱處（chù）理（lǐ）簡便考慮，選擇T10A鋼製造截麵尺寸相差（chà）懸殊、要求淬火後變形（xíng）較小的較複雜模具，硬度要求56-60HRC。熱處（chù）理後模具（jù）硬度符合技術要求，但模具變形較大，無法使（shǐ）用，造成（chéng）模具（jù）報廢。後來該廠采用微變形（xíng）鋼Cr12鋼製造，模具熱（rè）處理後硬度和變形量都符合要求。

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

　　2．模（mó）具材質的影響：

　　某（mǒu）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（hòu），部分模（mó）具圓孔（kǒng）出現橢圓，造成模具報（bào）廢。一（yī）般來說Cr12MoV鋼是微變形鋼，不（bú）應該出現較大變形。我們對變（biàn）形（xíng）嚴重的（de）模具（jù）進行金相分析發現，模具（jù）鋼（gāng）中含有大量共晶碳化物，且呈帶狀和塊（kuài）狀分布（bù）。

　　（1）模具（jù）橢圓（變形）產生的原因這（zhè）是因為模具鋼中呈（chéng）一定方向分布的不均勻碳化物的存在，碳化物的膨脹係數比鋼的基體組織小３０％左右，加熱時它阻（zǔ）止模具內孔膨脹，冷（lěng）卻時（shí）又阻止模具內孔收縮（suō），使模具（jù）內孔發生不均勻的變形，使模具的圓孔出現橢圓。

　　（2）預防措（cuò）施（shī）：

　　①在製造精密複雜模具時，要（yào）盡量（liàng）選擇碳化（huà）物偏析較小的模具鋼，不要圖便宜，選用小鋼廠生產的材質較差鋼材。

　　②對存在碳化物嚴重偏析的模具鋼要進行合理（lǐ）鍛造，來打碎碳化物晶塊，降低碳化物（wù）不均（jun1）勻分（fèn）布的等級，消除性能的各向異性。 

　　③對鍛後的模具鋼要進行調質熱（rè）處理，使之獲得碳化物分布均勻（yún）、細小和彌散的（de）索氏體組織、從而減少精密複雜模具熱處理後的變形。

　　④對於尺（chǐ）寸（cùn）較大或無法鍛造（zào）的模具，可采用固（gù）溶雙細化處（chù）理，使碳化物細化、分（fèn）布（bù）均勻（yún），棱角圓整化，可達到減少模（mó）具熱處理變形的目的。

　　二、模具結構設計（jì）的影響因素及預（yù）防措施：

　　有（yǒu）些（xiē）模具選材和鋼的（de）材質都很好，往往因為（wéi）模具結構設計不合理（lǐ），如（rú）薄邊、尖角、溝槽、突變的台階、厚薄懸（xuán）殊等（děng），造成模具熱處理後變形（xíng）較大。

　　1、變形的原（yuán）因：由於模具（jù）各處厚薄不均或存（cún）在尖銳圓角，因此在淬火時引起模具各部位之間的熱應力和組（zǔ）織應力（lì）的不同，導致各部位體積膨脹（zhàng）的不同，使模具淬火後產生變形。

　　2、預防措施（shī）：設計（jì）模具時，在滿足實際生產需要的情況下（xià），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（jìn）可能采用平滑過渡等結構設計。根據模（mó）具的變形規律（lǜ），預留（liú）加工餘量，在淬火後不（bú）致（zhì）於因為模具變形而使模（mó）具（jù）報廢。

　　對形狀特別複（fù）雜（zá）的模（mó）具，為（wéi）使淬火時冷卻均勻，可采用給合結構（gòu）。

　　三、模具製造工序及殘餘應力的影響因素及預防（fáng）措施：

　　在工廠經常發現，一（yī）些形（xíng）狀複雜、精度要求高的模具，在熱處理後變形較大，經（jīng）認真調查後發現，模具在機械（xiè）加工和最後熱處理未進行任何預先熱（rè）處理。

　　1、變形原因：在機械加（jiā）工過程中的殘餘應力和（hé）淬火後的應力（lì）疊加，增大（dà）了模具熱處理後的（de）變形。

　　2、預防措施：

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

　　（2）降（jiàng）低淬火溫度，減少淬火後的殘餘應力。

　　（3）采用淬油170ºC出油空冷（分級淬火）。

　　（4）采用（yòng）等溫淬火工藝可減少淬火殘餘應力。

　　采用以（yǐ）上措施可使模具（jù）淬火後殘餘應力減少，模具變形較小。

　　四、熱處（chù）理加熱（rè）工藝的影（yǐng）響因（yīn）素及（jí）預（yù）防措施：

　　加（jiā）熱速度的影響：模（mó）具熱處理後的變形一般都（dōu）認為是冷卻造成的，這是不（bú）正確的。模具特別是複雜模具，加工工藝的正確與否對模具的（de）變形往往產生較大的影（yǐng）響，對一些模具加熱工藝的對比可明顯（xiǎn）看出，加（jiā）熱速度較快，往（wǎng）往產生較大的變形。

　　（1）變形的原因：任何（hé）金屬加（jiā）熱時都要膨脹，由（yóu）於鋼在加熱（rè）時，同一（yī）個模（mó）具內，各（gè）部分（fèn）的（de）溫度不均（即加熱的不均勻）就必然會造（zào）成（chéng）模具內各部分（fèn）的膨脹的不一致性，從而形成因加熱不均的內應力。在鋼的相變點以下溫度，不均勻的加熱主要產（chǎn）生熱應力，超過（guò）相（xiàng）變溫度加熱（rè）不均（jun1）勻，還會產生組織轉變的不等時性，既產生組織應（yīng）力。因此（cǐ）加熱速度越快，模（mó）具表麵與心（xīn）部的溫度差別越大，應力也越大，模具熱（rè）處理後產生的變形也越大（dà）。

　　（2）預防措施：對複雜模具在相變點以下加熱時應緩慢（màn）加熱，一般來說，模具真空熱處理變形要比鹽浴爐加熱（rè）淬火小得（dé）多。‚采用預熱，對於低合金鋼模具（jù）可采用一次預熱（rè）（550-620ºC）；對於（yú）高合金剛模具應采用二次預熱（550-620ºC和800-850ºC）。