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影響模具使用壽命及尺寸穩(wěn)定性的主要因素
專欄:行業(yè)資訊
發(fā)布日期:2021-04-13
閱讀量:1881
作者:騰鴻杰
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一、影響模具使用壽命及尺寸穩(wěn)定性的主要因素

1.殘余奧氏體的影響

淬火后,奧氏體在常溫下不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,如D2材料在正常淬火后不能轉(zhuǎn)變的殘余奧氏體可達(dá)20%,而在350℃以下的回火中,殘余奧氏體的量幾乎不發(fā)生變化,但在模具的后加工及使用中,如磨削、電加工、高速沖壓中的摩擦發(fā)熱,卻很容易導(dǎo)致殘余奧氏體進(jìn)一步轉(zhuǎn)變,由于新生的馬氏體脆性極大,因而使模具的耐沖擊性能惡化。

同時,由于奧氏體與馬氏體的容積比不一樣,殘余奧氏體量的不穩(wěn)定將帶來模具尺寸的不穩(wěn)定,包括線切割定位精度的流失,孔徑垂直度的下降,導(dǎo)致夾線,也包括模具使用及存放中精度的變化。

模具的后加工,包括磨削、電加工,其產(chǎn)生的局部高熱均在加工表面,因而會造成模具表面組織的轉(zhuǎn)變,表面造成的新生馬氏體,使模具表面和韌口的脆性增加,疲勞抗力下降,同時使模具的耐磨性降低。過量的磨削及放電,還會造成表面龜裂。

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2.殘余應(yīng)力的影響

模具淬火的殘余應(yīng)力來源于兩個方面:一為加熱及冷卻不均勻產(chǎn)生的體積應(yīng)力;二為馬氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的組織應(yīng)力。這兩種殘余應(yīng)力一般均為拉應(yīng)力,這種殘余拉應(yīng)力的存在,降低了模具的實際承載能力,也就是降低了模具的疲勞壽命;殘余應(yīng)力的存在會使模具受外力作用時,尺寸容易發(fā)生變化。同時,模具加工過程產(chǎn)生的應(yīng)力重新分布,往往使加工精度不易達(dá)到,嚴(yán)重時還會造成模具開裂。

二、深冷處理與超深冷處理的機(jī)理

材料在淬火過程中發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變,由于馬氏體的容積比較大,因而在材料內(nèi)部造成很大的壓應(yīng)力,使得奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變越來越困難,最后導(dǎo)致轉(zhuǎn)變進(jìn)行不下去,剩余的奧氏體即稱為殘余奧氏體,這是在室溫條件下發(fā)生的變化。如果轉(zhuǎn)變的環(huán)境溫度大幅下降,會導(dǎo)致馬氏體的體積發(fā)生收縮,其對周邊的壓應(yīng)力就會減小,這樣殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變又得以進(jìn)行,深冷處理的機(jī)理就在于此。

一般來講,D2材料室溫條件下淬火會殘留20%的奧氏體,在-196℃超深冷時,其殘余奧氏體量會下降到2~4%,在-80℃一般深冷處理時,仍會保留10%的殘余奧氏體。


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三、超深冷處理能達(dá)到的效果

1.殘余奧氏體幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,模具的硬度得到提高(一般可提高1~3HRC);

2.耐磨性提高;

3.殘留應(yīng)力大幅度下降;

4.改善線切割的加工性能,精度(包括定位精度)穩(wěn)定性好,粗切的孔徑垂直度偏差減少,切割大件或薄件不會產(chǎn)生夾線;

5.室溫變化引起的模具尺寸的線性變化,比常規(guī)處理可減少2/3,有利于模具高精度尺寸的保持;

6.沖切口的壽命明顯提高,可顯著降低模具的使用成本。

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