模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過程。它對模具的如下性能有著直接的影響。
模具的制造精度:組織轉(zhuǎn)變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應(yīng)力過大造成模具在熱處理后的加工、裝配和模具使用過程中的變形,從而降低模具的精度,甚至報廢。
模具的強(qiáng)度:熱處理工藝制定不當(dāng)、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好,造成被處理模具強(qiáng)度(硬度)達(dá)不到設(shè)計要求。
模具的工作壽命:熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標(biāo)等,導(dǎo)致主要性能如模具的韌性、冷熱疲勞性能、抗磨損性能等下降,影響模具的工作壽命。
模具的制造成本:作為模具制造過程的中間環(huán)節(jié)或最終工序,熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差,大多數(shù)情況下會使模具報廢,即使通過修補(bǔ)仍可繼續(xù)使用,也會增加工時,延長交貨期,提高模具的制造成本。
正是熱處理技術(shù)與模具質(zhì)量有十分密切的關(guān)聯(lián)性,使得這二種技術(shù)在現(xiàn)代化的進(jìn)程中,相互促進(jìn),共同提高。20世紀(jì)80年代以來,國際模具熱處理技術(shù)發(fā)展較快的領(lǐng)域是真空熱處理技術(shù)、模具的表面強(qiáng)化技術(shù)和模具材料的預(yù)硬化技術(shù)。
[$page] 模具的真空熱處理技術(shù)
真空熱處理技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種新型的熱處理技術(shù),它所具備的特點(diǎn),正是模具制造中所迫切需要的,比如防止加熱氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣,消除氫脆,從而提高材料(零件)的塑性、韌性和疲勞強(qiáng)度。真空加熱緩慢、零件內(nèi)外溫差較小等因素,決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。
按采用的冷卻介質(zhì)不同,真空淬火可分為真空油冷淬火、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火。模具真空熱處理中主要應(yīng)用的是真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件(如模具)真空加熱的優(yōu)良特性,冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制定非常重要,模具淬火過程主要采用油冷和氣冷。
對于熱處理后不再進(jìn)行機(jī)械加工的模具工作面,淬火后盡可能采用真空回火,特別是真空淬火的工件(模具),它可以提高與表面質(zhì)量相關(guān)的機(jī)械性能,如疲勞性能、表面光亮度、而腐蝕性等。
熱處理過程的計算機(jī)模擬技術(shù)(包括組織模擬和性能預(yù)測技術(shù))的成功開發(fā)和應(yīng)用,使得模具的智能化熱處理成為可能。由于模具生產(chǎn)的小批量(甚至是單件)、多品種的特性,以及對熱處理性能要求高和不允許出現(xiàn)廢品的特點(diǎn),又使得模具的智能化熱處理成為必須。模具的智能化熱處理包括:明確模具的結(jié)構(gòu)、用材、熱處理性能要求;模具加熱過程溫度場、應(yīng)力場分布的計算機(jī)模擬;模具冷卻過程溫度場、相變過程和應(yīng)力場分布的計算機(jī)模擬;加熱和冷卻工藝過程的仿真;淬火工藝的制定;熱處理設(shè)備的自動化控制技術(shù)。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家,如美國、日本等,在真空高壓氣淬方面,已經(jīng)開展了這方面的技術(shù)研發(fā),主要針對目標(biāo)也是模具。
模具的表面處理技術(shù)
模具在工作中除了要求基體具有足夠高的強(qiáng)度和韌性的合理配合外,其表面性能對模具的工作性能和使用壽命至關(guān)重要。這些表面性能指:耐磨損性能、耐腐蝕性能、摩擦系數(shù)、疲勞性能等。